JP2022115839A - Organic electroluminescence element and organic electroluminescence lighting using novel 1,10-phenanthroline compound - Google Patents

Organic electroluminescence element and organic electroluminescence lighting using novel 1,10-phenanthroline compound Download PDF

Info

Publication number
JP2022115839A
JP2022115839A JP2022010758A JP2022010758A JP2022115839A JP 2022115839 A JP2022115839 A JP 2022115839A JP 2022010758 A JP2022010758 A JP 2022010758A JP 2022010758 A JP2022010758 A JP 2022010758A JP 2022115839 A JP2022115839 A JP 2022115839A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
organic electroluminescence
bphen
organic
compound
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022010758A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
淳二 城戸
Junji Kido
久宏 笹部
Hisahiro Sasabe
優 齋藤
Masaru Saito
朝哉 河野
Tomoya Kono
朋宏 丸山
Tomohiro Maruyama
恭暉 常山
Hisaki Tsuneyama
孝 武田
Takashi Takeda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chemipro Kasei Kaisha Ltd
Original Assignee
Chemipro Kasei Kaisha Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chemipro Kasei Kaisha Ltd filed Critical Chemipro Kasei Kaisha Ltd
Publication of JP2022115839A publication Critical patent/JP2022115839A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)

Abstract

To provide an organic electroluminescence element using a novel compound that has excellent heat resistance, high efficiency, low voltage, and long life, contribute to high performance phosphorescent or thermally activated organic EL devices using triplet excitons, and provide organic electroluminescence lighting using the same.SOLUTION: 1,10-phenanthroline compounds indicated formulas 1 and 2 are provided.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、耐熱性に優れ、深赤色色素との相性も良く、素子の高効率化、低電圧化および長寿命化を実現する新規な1,10-フェナントロリン化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の提供、並びに三重項励起子を用いるリン光、あるいは熱活性化有機EL素子の高性能化に資するとともに、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス照明に関する。 The present invention provides an organic electroluminescence device using a novel 1,10-phenanthroline compound that is excellent in heat resistance, has good compatibility with a deep red dye, and realizes high efficiency, low voltage and long life of the device. The present invention contributes to the improvement of the performance of phosphorescent or thermally activated organic EL devices using triplet excitons, and relates to organic electroluminescence lighting using the same.

有機エレクトロルミネッセンスは、軽量化かつフレキシブル、省電力等の特徴から、液晶テレビに変わる新規薄型テレビで実用化が始まっており(例えば、ソニーブラビアホームページ(https://www.sony.jp/bravia/)参照)、4Kや8Kに対応する大型プロジェクタ対応の次世代ディスプレイや高精細を必要とする医療分野でのディスプレイ(例えば、JOELD社ホームページ(https://www.j-oled.com/application/)参照)、また照明としての応用が期待されている。実際のところ有機エレクトロルミネッセンスは近年、テレビはさることながら大型プロジェクタ用ディスプレイや照明用光源として普及しつつあるが、さらなる信頼性向上のための長寿命化と低消費電力化の両立が課題である。 Organic electroluminescence has started to be put to practical use in new flat-panel TVs that will replace LCD TVs (for example, Sony Bravia website (https://www.sony.jp/bravia/ )), next-generation displays compatible with large projectors that support 4K and 8K, and displays in the medical field that require high definition (for example, the JOELD website (https://www.j-oled.com/application/ )), and is also expected to be applied to lighting. In fact, in recent years organic electroluminescence has become popular not only for televisions but also for displays for large projectors and light sources for lighting. .

重要なことは、平滑な表面モルフォロジー、適切な最高被占軌道(HOMO)/最低空軌道(LUMO)準位、高い電荷注入・輸送特性である。特に有機エレクトロルミネッセンスに使われる正孔輸送(p型)有機半導体に比べて、電子輸送(n型)有機半導体は、3桁ほど移動度が低いことが知られている。(例えば非特許文献1および2) The important ones are smooth surface morphology, suitable highest occupied molecular orbital (HOMO)/lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) levels, and high charge injection and transport properties. In particular, electron-transporting (n-type) organic semiconductors are known to have three orders of magnitude lower mobility than hole-transporting (p-type) organic semiconductors used for organic electroluminescence. (For example, Non-Patent Documents 1 and 2)

移動度が異なる弊害としては、2つの電極より注入された正孔と電子が効率良く結合できず作製した素子中の有機膜界面に電荷が溜まるため、発光効率が低下すること、素子の中での電荷の再結合の際に、発光エネルギーとして変換されず熱エネルギーに変換するため素子からの異常発熱が発生すること、その発熱により蒸着したあるいは塗布したアモルファスの膜状である有機化合物が、再結晶化を起こしダークスポットと呼ばれる消光部分を形成すること、また発熱そのものにより有機化合物自身が破壊されること、あるいは溜まった電荷により有機化合物が酸化反応や還元反応を受け、熱破壊と同様有機化合物が別の化合物に変化することなどが挙げられる。
これらの弊害は、いずれも素子の寿命に重大な影響を与えることが知られている。(例えば非特許文献3)
Disadvantages of the different mobilities include that the holes and electrons injected from the two electrodes cannot be efficiently combined, and charges accumulate at the interface of the organic film in the fabricated device, resulting in a decrease in luminous efficiency. During the recombination of electric charges, abnormal heat is generated from the element because it is converted into heat energy instead of being converted into light emission energy. Crystallization causes the formation of quenching parts called dark spots, the organic compound itself is destroyed by the heat generation itself, or the accumulated electric charge causes the organic compound to undergo an oxidation or reduction reaction, which is similar to thermal destruction of the organic compound. is changed to another compound.
All of these adverse effects are known to seriously affect the life of the device. (For example, Non-Patent Document 3)

この弊害を回避する方法として、有機エレクトロルミネッセンスにおいては機能分離させる多層積層構造をとることが一般的である。この機能分離の機能とは、正孔注入、正孔輸送、発光、電子輸送および電子注入を意味し、それぞれの機能が個々に独立する場合もあれば1層がいずれか2以上の機能を受け持つ場合もある。また1の機能において有機化合物が1種類である場合もあれば、1の機能に対して2つ以上の有機化合物あるいは場合によれば無機化合物とのハイブリットを構成する場合がある。(例えば非特許文献4)さらにはこれらの機能を何層も積層させるタンデム構造をとることもある。(特許文献1) As a method of avoiding this adverse effect, in organic electroluminescence, it is common to adopt a multi-layer laminated structure in which functions are separated. The function of this functional separation means hole injection, hole transport, light emission, electron transport and electron injection, and in some cases each function is independently independent, and one layer takes charge of any two or more functions. In some cases. In some cases, one function includes one type of organic compound, and in some cases, one function constitutes a hybrid with two or more organic compounds or, in some cases, inorganic compounds. (For example, Non-Patent Document 4) Furthermore, a tandem structure in which many layers of these functions are laminated may be adopted. (Patent document 1)

現在市販されている有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと略す)としては、スマートフォンの様なモバイル端末あるいは有機ELテレビにおいては、ほぼすべてが機能分散させた素子あるいはタンデムさせた素子の技術を応用した有機ELパネルが採用されている。 As for the organic electroluminescence (hereinafter abbreviated as organic EL) currently on the market, in mobile terminals such as smartphones and organic EL televisions, almost all of them apply the technology of functionally dispersed elements or tandem elements. An organic EL panel is used.

このような技術で作製された有機ELパネルは、光の3原色である青、緑、赤の発光材料をシャドーマスクを用いて蒸着あるいは、3原色より白を基調とした発光を取り出し、3原色である青、緑、赤のカラーフィルターでフルカラー化している。(例えば非特許文献5) An organic EL panel manufactured by such a technique can vapor-deposit light-emitting materials of blue, green, and red, which are the three primary colors of light, using a shadow mask, or emit light based on white from the three primary colors. It is full-color with blue, green, and red color filters. (For example, Non-Patent Document 5)

照明の分野においても有機ELパネルが間接照明等の分野で採用されており、リン光材料との組み合わせで内部量子効率が100%に達し省エネルギー照明として使用されているものも存在する。(例えば非特許文献6) In the field of lighting, organic EL panels have been adopted in fields such as indirect lighting, and some have achieved an internal quantum efficiency of 100% in combination with phosphorescent materials and are used as energy-saving lighting. (For example, Non-Patent Document 6)

光源の用途としては、家庭用、工業用のほか農業などの第一次産業においても重要である。農業の分野では、ハウス栽培や気密性の高い部屋における人工栽培において照明を光源として使用しており、特に波長670nm付近の深赤色領域に発光を示す高効率有機ELは植物育成用光源などへの応用が期待されている。 As a light source, it is important not only for domestic use and industrial use but also in primary industries such as agriculture. In the field of agriculture, lighting is used as a light source for greenhouse cultivation and artificial cultivation in highly airtight rooms. In particular, high-efficiency organic EL that emits light in the deep red region around a wavelength of 670 nm is used as a light source for growing plants. Application is expected.

現在利用されている機能分離の素子については、良い面が多々あるが当然ながら改善を要する面もある。すなわち機能を分離させるために蒸着あるいは塗布させる回数が増加する。回数を増やすということは、いうまでもなく素子あるいはディスプレイの作製に手間を生じる。この場合手間とは、作製に要する時間である。時間を要することは単位時間当たりの発光素子の作製枚数の減少を意味する。作製枚数が減るということは、単位あたりの製作費用を押し上げることになる。また使用する材料点数が増加するため材料費用も増加する。これらの影響は、最終商品の売価にも反映される。 Although there are many good aspects of the currently used functional separation elements, there are, of course, some aspects that require improvement. That is, the number of vapor deposition or coating is increased to separate the functions. Needless to say, an increase in the number of times increases the labor involved in fabricating the element or display. In this case, labor means the time required for manufacturing. Requiring more time means a decrease in the number of light-emitting elements manufactured per unit time. A reduction in the number of sheets to be produced will push up the production cost per unit. Moreover, since the number of materials used increases, the material cost also increases. These effects are also reflected in the selling price of the final product.

以上のことを考慮すると機能分離をする必要はあるものの、液晶(LCD)パネルや発光ダイオード(LED)パネルと競争するためには、機能としてまとめられる部分はまとめ素子あるいはディスプレイの作製を簡素化することが要求される。 Considering the above, it is necessary to separate functions, but in order to compete with liquid crystal (LCD) panels and light emitting diode (LED) panels, the parts that can be combined as functions should be combined to simplify the production of elements or displays. is required.

Abhishek P.Kulkarni,Christopher J.Tonzola,Amit Babel,and Samson A Jenekhe., Chem.Mater.2004,16,4556Abhishek P.; Kulkarni, Christopher J.; Tonzola, Amit Babel, and Samson A Jenekhe. , Chem. Mater. 2004, 16, 4556 Lixin Xiao,Zhijian Chen,Bo Qu, Jiaxiu Luo,Sheng Kong, Qihuang Gong and Junji Kido,Adv.Mater.2011,23,926Lixin Xiao, Zhijian Chen, Bo Qu, Jiaxiu Luo, Sheng Kong, Qihuang Gong and Junji Kido, Adv. Mater. 2011, 23, 926 森 竜雄「有機EL素子の材料設計と長寿命化技術」 表面技術 第61巻 第10号 2011年 682頁Tatsuo Mori, "Material design and long-life technology for organic EL devices", Surface technology, Vol.61, No.10, 2011, p.682 三上 明義「有機ELディスプレイの基礎」 映像情報メディア学会誌 第67巻 第9号 800頁 2013年Akiyoshi Mikami "Fundamentals of Organic EL Display" Journal of the Institute of Image Information and Television Engineers, Vol.67, No.9, pp.800, 2013 電子デバイス産業新聞 2018年9月28日付「第268回 LGの8K有機EL,さらなる高精細化への課題」 https://www.sangyo―times.jp/article.aspx?ID=2764Electronic Device Industry News September 28, 2018, "268th LG's 8K Organic EL, Challenges for Higher Definition," https://www.sangyo-times.jp/article.aspx? ID=2764 ITmedia 2014年3月6日付「LED照明を追い抜くか、「有機EL」で131ルーメン/ワットを達成」https:// www.itmedia.co.jp./smartjapan/articles/1403/06/news036.htmlITmedia, March 6, 2014, "Overtake LED lighting or achieve 131 lumens/watt with 'organic EL'," https://www. it media. co. jp. /smartjapan/articles/1403/06/news036. html

特許第4925569号公報Japanese Patent No. 4925569

本発明の目的は、長寿命化、低消費電力、及び製造の効率化を両立することのできる素子、および発光効率の向上と長寿命化の両立が難しい深赤色発光素子を含む発光素子を提供する点にある。 An object of the present invention is to provide an element that can achieve both long life, low power consumption, and efficient manufacturing, and a light emitting element including a deep red light emitting element that is difficult to achieve both improved luminous efficiency and long life. There is a point to do.

上記課題は、次の1)~6)の発明によって解決される。
1)下記一般式〔1〕

Figure 2022115839000002
〔式中、Rは水素またはメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基およびイソプロピル基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示された1,10‐フェナントロリン化合物類を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
2)下記一般式〔2〕
Figure 2022115839000003
〔式中、Rは水素またはメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基およびイソプロピル基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示された1,10‐フェナントロリン化合物類を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
3)1)記載の1,10‐フェナントロリン化合物類を電子輸送層及び/又は発光層に用いた有機エレクトロルミネッセンス素子。
4)2)記載の1,10‐フェナントロリン化合物類を電子輸送層及び/又は発光層に用いた有機エレクトロルミネッセンス素子。
5)3)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた有機エレクトロルミネッセンス照明。
6)4)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた有機エレクトロルミネッセンス照明。
7)3)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた深赤色有機エレクトロルミネッセンス照明。
8)4)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた深赤色有機エレクトロルミネッセンス照明。 The above problems are solved by the following inventions 1) to 6).
1) the following general formula [1]
Figure 2022115839000002
[In the formula, R 1 is hydrogen or a group independently selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group and an isopropyl group. ]
An organic electroluminescence device containing 1,10-phenanthroline compounds represented by
2) the following general formula [2]
Figure 2022115839000003
[In the formula, R 2 is hydrogen or a group independently selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group and an isopropyl group. ]
An organic electroluminescence device containing 1,10-phenanthroline compounds represented by
3) An organic electroluminescence device using the 1,10-phenanthroline compounds described in 1) for an electron-transporting layer and/or a light-emitting layer.
4) An organic electroluminescence device using the 1,10-phenanthroline compounds described in 2) for an electron-transporting layer and/or a light-emitting layer.
5) Organic electroluminescence lighting using the organic electroluminescence device described in 3).
6) Organic electroluminescence lighting using the organic electroluminescence device described in 4).
7) Deep red organic electroluminescence illumination using the organic electroluminescence device described in 3).
8) Deep red organic electroluminescence illumination using the organic electroluminescence device described in 4).

本発明の、1,10‐フェナントロリン化合物の2位および9位にヘテロアリール環化合物である6-キノリン化合物および4-イソキノリン化合物を導入した新たなフェナントロリン化合物類を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、長寿命化、低消費電力、及び製造の効率化を両立した素子を提供することができる。また深赤色発光材料を効率よく発光させることができる能力を有するので、深赤色照明にも応用することができる。
今回発明した化合物類は、密度汎関数法計算では、従来電子輸送材料として使用される2,9‐ジ‐2‐ナフタレニル‐4,7‐ジフェニル‐1,10‐フェナントレン(以下、NBPhenと略す)の最低空軌道(LUMO)準位の値‐2.16eVに比べて最低空軌道(LUMO)準位が深いことから、電子注入性の向上が期待される。実際、実験的に求められた電子親和力が、陰極に使用される電極、例えばアルミニウム金属の仕事関数-4.1eVに近い-3.6eVを示すことからも陰極電極からの電子注入が容易である。
有機エレクトロルミネッセンスの材料に要求される耐熱性については、ガラス転移温度が130℃以上を示すため、本発明の1,10‐フェナントロリン化合物は素子で発生する熱には十分に耐えることができ、かつ熱による変性が起きにくい。
また電気化学的安定性に優れているため、緑色発光材料との組み合わせにおいて輝度1000cd/m時において、従来の材料であるNBphenに比べて寿命が長い。深赤色発光材料との組み合わせでは、内部でのエネルギーの閉じ込め効果が高いため、周辺の材料へのエネルギーの漏れが生じず色純度の高い赤色発光が得られる。
また結晶化を起こしにくい本発明の1,10‐フェナントロリン化合物を用いることで従来からの有機エレクトロルミネッセンス素子を簡便に作製することができ、時間的効果および経済的効果に寄与する。
よって本発明は、産業上利用できる発明として極めて有用であると考えられる。
According to the organic electroluminescence device using new phenanthroline compounds in which 6-quinoline compound and 4-isoquinoline compound, which are heteroaryl ring compounds, are introduced at the 2- and 9-positions of the 1,10-phenanthroline compound of the present invention , it is possible to provide an element that achieves both long life, low power consumption, and efficient manufacturing. In addition, since it has the ability to make a deep red light emitting material emit light efficiently, it can be applied to deep red lighting.
In the density functional theory calculation, the compounds invented this time are 2,9-di-2-naphthalenyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrene (hereinafter abbreviated as NBPhen), which is conventionally used as an electron transport material. Since the lowest unoccupied molecular molecular orbital (LUMO) level is deeper than the lowest unoccupied molecular molecular orbital (LUMO) level value of -2.16 eV, improvement in electron injection is expected. In fact, electron injection from the cathode electrode is easy because the experimentally determined electron affinity is -3.6 eV, which is close to the work function of the electrode used for the cathode, such as aluminum metal, -4.1 eV. .
As for the heat resistance required for organic electroluminescence materials, the 1,10-phenanthroline compound of the present invention can sufficiently withstand the heat generated in the device because the glass transition temperature is 130° C. or higher, and Hardly denatured by heat.
In addition, due to its excellent electrochemical stability, it has a longer lifetime than the conventional material NBphen at a luminance of 1000 cd/m 2 when combined with a green light-emitting material. When combined with a deep red light-emitting material, the effect of confining energy inside is high, so that energy is not leaked to surrounding materials and red light emission with high color purity can be obtained.
Further, by using the 1,10-phenanthroline compound of the present invention, which hardly causes crystallization, conventional organic electroluminescence devices can be easily produced, which contributes to time and economic effects.
Therefore, the present invention is considered to be extremely useful as an industrially applicable invention.

実施例1の作製した素子の例を図1に示す。An example of the device produced in Example 1 is shown in FIG. 実施例1の4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび3q‐Bphenのそれぞれの素子上でのエネルギーダイアグラムを図2に示す。Energy diagrams of 4iq-Bphen, 6q-Bphen and 3q-Bphen of Example 1 on each element are shown in FIG. 実施例1の4iq‐Bphen、6q‐Bphen、3q‐BphenにNBphenを加えたそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図3に示す。FIG. 3 shows EL spectra showing light emission from devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen of Example 1 to which NBphen was added. 実施例1の電流密度‐電圧特性を図4に示す。The current density-voltage characteristics of Example 1 are shown in FIG. 実施例1の輝度‐電圧特性を図5に示す。The luminance-voltage characteristics of Example 1 are shown in FIG. 実施例1の電力効率‐輝度特性を図6に示す。The power efficiency-luminance characteristics of Example 1 are shown in FIG. 実施例1の外部量子効率‐輝度特性を図7に示す。FIG. 7 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics of Example 1. In FIG. 実施例1の駆動寿命(半減寿命)測定を図8に示す。FIG. 8 shows the driving life (half life) measurement of Example 1. FIG. 実施例2の作製した素子の例を図9に示す。An example of the device produced in Example 2 is shown in FIG. 実施例2の4iq‐Bphen、6q‐Bphen、3q‐BphenにNBphenを加えたそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図10に示す。FIG. 10 shows EL spectra showing light emission from devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen of Example 2 with NBphen added thereto. 実施例2の電流密度‐電圧特性を図11に示す。The current density-voltage characteristics of Example 2 are shown in FIG. 実施例2の輝度‐電圧特性を図12に示す。The luminance-voltage characteristics of Example 2 are shown in FIG. 実施例2の電力効率‐輝度特性を図13に示す。The power efficiency-luminance characteristics of Example 2 are shown in FIG. 実施例2の外部量子効率‐輝度特性を図14に示す。FIG. 14 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics of Example 2. In FIG. 実施例2の駆動寿命(半減寿命)測定を図15に示す。FIG. 15 shows the driving life (half life) measurement of Example 2. FIG. 実施例3の作製した素子の4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび3q‐Bphenのそれぞれの素子上でのエネルギーダイアグラムを図16に示す。FIG. 16 shows energy diagrams of 4iq-Bphen, 6q-Bphen and 3q-Bphen of the device fabricated in Example 3 on each device. 実施例3の4iq‐Bphen、6q‐Bphen、3q‐Bphenそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図17に示す。FIG. 17 shows EL spectra showing light emission from devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen of Example 3, respectively. 実施例3の電流密度‐電圧特性を図18に示す。The current density-voltage characteristics of Example 3 are shown in FIG. 実施例3の輝度‐電圧特性を図19に示す。The luminance-voltage characteristics of Example 3 are shown in FIG. 実施例3の外部量子効率‐輝度特性を図20に示す。FIG. 20 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics of Example 3. 実施例3の駆動寿命(半減寿命)測定を図21に示す。FIG. 21 shows the driving life (half life) measurement of Example 3. FIG. 実施例4の作製した素子の4iq‐Bphen、6q‐Bphen、および4DBT46TRZそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトル図22に示す。FIG. 22 shows an EL spectrum showing light emission from the device using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 4DBT46TRZ of the device fabricated in Example 4. FIG. 実施例4の電流密度‐電圧特性を図23に示す。The current density-voltage characteristics of Example 4 are shown in FIG. 実施例4の輝度‐電圧特性を図24に示す。The luminance-voltage characteristics of Example 4 are shown in FIG. 実施例4の外部量子効率‐輝度特性を図25に示す。FIG. 25 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics of Example 4. FIG. 実施例4の駆動寿命(半減寿命)測定を図26に示す。FIG. 26 shows the driving life (half life) measurement of Example 4. FIG. 本発明の有機EL素子の好ましい例の断面図を図27に示す。FIG. 27 shows a cross-sectional view of a preferred example of the organic EL device of the present invention.

以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明の新規な1,10-フェナントロリン化合物については、鈴木‐宮浦カップリング(以下、鈴木カップリングと略す。)によって製造することができる。反応式で示すと以下の通りである。
The present invention will be described in detail below.
The novel 1,10-phenanthroline compound of the present invention can be produced by Suzuki-Miyaura coupling (hereinafter abbreviated as Suzuki coupling). The reaction formula is shown below.

一般式〔1〕の場合

Figure 2022115839000004
In the case of general formula [1]
Figure 2022115839000004

一般式〔2〕の場合

Figure 2022115839000005
In the case of general formula [2]
Figure 2022115839000005

一般式〔1〕および一般式〔2〕の上記製法におけるXについては、ハロゲン原子を表し例えば、塩素、臭素あるいはヨウ素を意味する。また場合によっては、トリフルオロメタンスルホン酸エステル

Figure 2022115839000006
も脱離基として作用するため、Xがこのような置換基を付加したような化合物でも同様に本反応で使用することができる。 X 1 in the above production methods of general formulas [1] and [2] represents a halogen atom, such as chlorine, bromine or iodine. In some cases, trifluoromethanesulfonate
Figure 2022115839000006
also acts as a leaving group, a compound in which such a substituent is added to X1 can also be used in this reaction.

一般式〔1〕および一般式〔2〕の上記製法におけるXについては、ホウ酸化合物

Figure 2022115839000007
あるいはホウ酸エステル
Figure 2022115839000008
などを表す。R1’およびR2’は、メチル基やイソプロピル基などのアルキル基であり、R1’およびR2’が一緒になって環を形成していても良い。 For X 2 in the above production method of general formula [1] and general formula [2], a boric acid compound
Figure 2022115839000007
or boric acid ester
Figure 2022115839000008
and so on. R 1' and R 2' are alkyl groups such as a methyl group and an isopropyl group, and R 1' and R 2' may together form a ring.

溶媒については、トルエン、キシレンやメシチレンのような芳香族炭化水素、テトラヒドロフラン、1,4‐ジオキサンのような環状エーテル、1,2‐ジメトキシエタン、エチレングリコールモノメチルエーテルのような脂肪族エーテル、あるいはエタノール、イソプロピルアルコール、n-ブタノールのようなアルコールなどを使用することができる。これらの溶媒は単独でもあるいは2種類以上を混合して使用しても差し障りはない。 Solvents include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and mesitylene, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, aliphatic ethers such as 1,2-dimethoxyethane, ethylene glycol monomethyl ether, or ethanol. , isopropyl alcohol, n-butanol, and the like can be used. These solvents may be used singly or in combination of two or more.

反応で使用する塩基については、アルカリ金属の炭酸塩やリン酸塩などを用いることができる。例示すれば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムや炭酸セシウムあるいはリン酸第三カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸第三ナトリウムやリン酸第二ナトリウムなどである。これらは通常単一で使用するが2種類以上の塩基を混合して使用しても支障がない。 As for the base used in the reaction, an alkali metal carbonate, phosphate, or the like can be used. Examples include sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, tertiary potassium phosphate, dibasic potassium phosphate, tertiary sodium phosphate, and dibasic sodium phosphate. These are usually used singly, but there is no problem even if they are used in combination of two or more kinds of bases.

触媒については、パラジウム系の触媒を使用する。パラジウムだけでは反応が進みづらいためリン系の助触媒を併用することが好ましい。パラジウム単独で使用できるものとしては、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを例示できる。このものは、パラジウムとトリフェニルホスフィンとの錯化合物である。
リン触媒との併用を前提として使用できるパラジウム触媒として、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、トリスベンジリデンアセトンジパラジウムおよびビスベンジリデンアセトンパラジウム等を例示することができる。
併用するリン触媒としては、トリフェニルホスフィン、トリオルソトリルホスフィン、2‐ジシクロヘキシルホスフィノ‐2’,4’,6’‐トリイソプロピルビフェニル(X-phos)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ‐2’,6’‐ジメトキシビフェニル(S‐phos)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ‐2’-ジメチルアミノビフェニル(Davephos)や2-ジシクロヘキシルホスフィノ‐2’,6’‐ジイソプロポキシビフェニル(Ruphos)やトリシクロヘキシルホスフィンなどを例示することができる。
As for the catalyst, a palladium-based catalyst is used. Since the reaction is difficult to proceed with palladium alone, it is preferable to use a phosphorus co-catalyst together. Tetrakis(triphenylphosphine)palladium can be exemplified as palladium that can be used alone. This is a complex compound of palladium and triphenylphosphine.
Examples of palladium catalysts that can be used in combination with a phosphorus catalyst include palladium acetate, palladium chloride, trisbenzylideneacetone dipalladium and bisbenzylideneacetone palladium.
Phosphorus catalysts used in combination include triphenylphosphine, triorthotolylphosphine, 2-dicyclohexylphosphino-2′,4′,6′-triisopropylbiphenyl (X-phos), 2-dicyclohexylphosphino-2′,6 '-dimethoxybiphenyl (S-phos), 2-dicyclohexylphosphino-2'-dimethylaminobiphenyl (Davephos), 2-dicyclohexylphosphino-2',6'-diisopropoxybiphenyl (Ruphos), tricyclohexylphosphine, etc. can be exemplified.

水については、絶対的に必要なものではなく無水で反応を行う場合もある。加える場合は、使用する有機溶媒量に対して1/2~1/3程度を添加する。 Water is not absolutely necessary and the reaction may be run anhydrous. When added, it is added in an amount of about 1/2 to 1/3 of the amount of the organic solvent used.

反応温度については、通常溶媒が還流する温度で行う。 The reaction temperature is usually the temperature at which the solvent is refluxed.

反応時間については、反応の進行状況をガスクロマトグラム、高速液体クロマトグラムなどの機器あるいは薄層クロマトグラムで追跡しながら決定する。 The reaction time is determined while tracking the progress of the reaction with equipment such as gas chromatogram, high performance liquid chromatogram, or thin layer chromatogram.

原料の2,9‐ジクロロ‐4,7‐ジフェニル‐1,10‐フェナントロリンは、工業品で入手することができる。 The starting material, 2,9-dichloro-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, is commercially available.

他方の原料である4‐イソキノリンボロン酸類および6‐キノリンボロン酸類についても工業品として入手することができる。 The other raw materials, 4-isoquinolineboronic acids and 6-quinolineboronic acids, are also available as industrial products.

入手できない場合は、対応するハロゲン化物をグリニヤール試薬若しくはリチウム試薬に変換した後トリメチルボラン若しくはトリイソプロピルボランと反応し、塩酸等酸性水で加水分解すればボロン酸を得ることができる。 If it is not available, the boronic acid can be obtained by converting the corresponding halide into a Grignard reagent or lithium reagent, reacting it with trimethylborane or triisopropylborane, and hydrolyzing it with acidic water such as hydrochloric acid.

ボロン酸エステルを入手したい場合は、[0031]の反応において水で処理すれば対応するメチルエステルあるいはイソプロピルエステルを得ることができる。また[0031]で得られたボロン酸をトルエン中、ピナコールで脱水縮合すればピナコールの環状エステルが得られる。2‐イソプロポキシ‐4,4,5,5,‐テトラメチル‐1,3,2‐ジオキサボロランと[0031]で合成したグリニヤール試薬若しくはリチウム試薬と反応させること、さらには対応するハロゲン化物とビスピナコラートジボランを、ジメチルホルムアミドなどの適当な溶媒中で酢酸カリウム存在下、〔1,1’‐ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン〕パラジウムジクロライドなどの触媒を加えて加熱することでも環状ボロン酸を得ることができる。 If the boronate ester is desired, treatment with water in the reaction of [0031] will give the corresponding methyl ester or isopropyl ester. A cyclic ester of pinacol can be obtained by subjecting the boronic acid obtained in [0031] to dehydration condensation with pinacol in toluene. 2-Isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane and Grignard or lithium reagents synthesized in [0031], and further reaction with the corresponding halide and bispin A cyclic boronic acid can also be obtained by adding a catalyst such as [1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene]palladium dichloride and heating colatodiborane in the presence of potassium acetate in an appropriate solvent such as dimethylformamide. can be done.

反応で得られる1,10-フェナントロリン化合物は、純度的に問題があるため素子化する前に精製を行う必要がある。精製としては再結晶法が効果的であるが、場合によってはシリカゲルカラムクロマト法で分離することもできる。 The 1,10-phenanthroline compound obtained by the reaction has a problem in purity, so it is necessary to purify it before making it into a device. Recrystallization is effective for purification, but silica gel column chromatography can also be used in some cases.

精製された1,10-フェナントロリン化合物は、さらに製膜に移る前に昇華精製を行うことが望ましい。これは製膜時に製品を入れたるつぼ等に残渣が生じることを極力防ぐためである。化学的に精製されたものの中には、加熱することで分解しやすいものが微量含まれていることがあるため物理的に除去するのが目的である。
昇華する場合は、精製効果を出すために加熱温度勾配をつけるのが一般的である。また大気圧では昇華することがないので真空ポンプで減圧する必要がある。昇華精製の状況については、被昇華物によって所要時間が異なるため目視にて判断するのが通常である。
The purified 1,10-phenanthroline compound is desirably purified by sublimation before proceeding to membrane formation. This is to prevent as much as possible residue from being left in the crucible containing the product during film formation. The purpose of this is to physically remove substances that are easily decomposed by heating.
In the case of sublimation, it is common to apply a heating temperature gradient in order to produce a purification effect. Also, since it does not sublime at atmospheric pressure, it is necessary to reduce the pressure with a vacuum pump. The condition of sublimation purification is usually determined visually because the required time differs depending on the sublimation target.

評価する1,10-フェナントロリン化合物は、真空蒸着機を使用して製膜し評価用の素子作成を行う。
評価用の素子については、前処理した電極が付着している石英ガラス等の基板に金属マスクを使用し2ミリ角程度の大きさの正方形の形状をしたものを作製する。素子については、石英ガラス上に1か所若しくは複数個作製する。通常であれば複数個作製するのが望ましい。
A 1,10-phenanthroline compound to be evaluated is formed into a film using a vacuum deposition machine to prepare an element for evaluation.
A device for evaluation is prepared by using a metal mask on a substrate made of quartz glass or the like to which a pretreated electrode is attached and having a square shape of about 2 mm square. As for the element, one or a plurality of elements are fabricated on quartz glass. Normally, it is desirable to produce a plurality of them.

前処理については一般的に以下の要領で行う。前処理については、処理具合が正確な評価に影響を与えるため、念入りかつ丁寧に行うことを必要とする。
陽極電極のついた基板は、評価用のセルにあった大きさにダイヤモンドカッター等を使用し切り分ける。基板には電極の金属を付着した際に残留した微細なゴミ等が存在するためにこれを洗浄し除去する。特に金属はスパッタリング等により基板に付着させるために表面上が荒れていることが多い。このまま素子として使用した場合、素子が短絡を起こしたり蒸着膜が均等に積層できないため不発光部分が生じたりする。これが素子の寿命評価等に大きく関与してくる。
そこでまず金属電極表面を平滑化するのと基板全体の脱脂を行うため、不繊布ワイパー(例えばベンコット(ベンコットは旭化成株式会社登録商標(登録1153841号他6件)))にアセトン(電子材料用)を含ませて切り分けた基板の表面を軽く研磨する。ついで洗剤(例えばセミコクリーン(セミコクリーンはフルウチ化学株式会社登録商標(登録6017459号))を水で希釈した水溶液を入れた超音波洗浄機に浸け10分程度超音波洗浄をおこなう。これにより研磨カス等を基板から除去することができる。
基板に付着した洗剤を除去するために、蒸留水を満たした超音波洗浄機に浸け10分程度超音波洗浄をおこなう。
さらに基板上に水分が残ると製膜に影響するのと、寿命にも影響を与えるためにアセトン(電子工業用)およびイソプロピルアルコール(同)の順でそれぞれ入った超音波洗浄機にそれぞれ10分程度浸し超音波洗浄を行う。最後にイソプロピルアルコール(同)の沸騰している溶液に5分浸けたのち、紫外線オゾン洗浄を行いデシケーター中で減圧下乾燥させる。
これら一連の操作については、アセトンやイソプロピルアルコールの引火性の問題もありドラフト内で行う。
Pretreatment is generally performed in the following manner. As for the pretreatment, the condition of the treatment affects accurate evaluation, so it is necessary to carry out the pretreatment carefully and carefully.
Using a diamond cutter or the like, the substrate with the anode electrode is cut into a size suitable for the cell for evaluation. Since fine dust and the like remain on the substrate when the metal of the electrode is adhered, it is washed and removed. In particular, metals often have rough surfaces because they are adhered to substrates by sputtering or the like. If the device is used as it is, the device may be short-circuited or non-light-emitting portions may occur because the deposited films cannot be laminated evenly. This greatly contributes to evaluation of device lifetime and the like.
Therefore, first, in order to smooth the surface of the metal electrode and degrease the entire substrate, apply acetone (for electronic materials) to a non-woven wiper (for example, Bemcot (Bemcot is a registered trademark of Asahi Kasei Co., Ltd. (Registered No. 1153841 and 6 others))). and lightly polish the surface of the cut substrate. Then, it is immersed in an ultrasonic cleaner containing an aqueous solution of a detergent (for example, Semico Clean (Semico Clean is registered trademark of Furuuchi Chemical Co., Ltd. (Registered Trademark No. 6017459)) diluted with water and subjected to ultrasonic cleaning for about 10 minutes. etc. can be removed from the substrate.
In order to remove the detergent adhering to the substrate, the substrate is immersed in an ultrasonic cleaner filled with distilled water and subjected to ultrasonic cleaning for about 10 minutes.
In addition, if moisture remains on the substrate, it affects the film formation and also affects the lifetime. Ultrasonic cleaning is performed by immersing it to a certain extent. Finally, it is immersed in a boiling solution of isopropyl alcohol (same) for 5 minutes, washed with ultraviolet rays and ozone, and dried in a desiccator under reduced pressure.
These series of operations are performed in a fume hood due to the problem of flammability of acetone and isopropyl alcohol.

以下、本発明の有機EL素子の構成要素に関して、陽極/ホール注入層/ホール輸送層/発光層/電子輸送層/陰極からなる素子構成を例として取り上げて説明する。本発明の有機EL素子は、基板に支持されていることが好ましい。基板の素材については特に制限はなく、例えば、従来の有機EL素子に慣用されている、ガラス、石英ガラス、透明プラスチックなどからなるものが挙げられる。 Hereinafter, the constituent elements of the organic EL device of the present invention will be described by taking as an example an element configuration consisting of anode/hole injection layer/hole transport layer/light emitting layer/electron transport layer/cathode. The organic EL device of the present invention is preferably supported by a substrate. The material of the substrate is not particularly limited, and examples thereof include those commonly used in conventional organic EL devices, such as glass, quartz glass, and transparent plastic.

本発明の有機EL素子の陽極としては、仕事関数の大きな金属単体(4eV以上)、仕事関数の大きな金属同士の合金(4eV以上)または導電性物質、またはこれらの混合物を電極材料とすることが好ましい。その具体例としては、金、銀、銅等の金属、ITO(インジウム-スズオキサイド)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)などの導電性透明材料、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子材料が挙げられる。
陽極はこれらの電極材料を用いて、蒸着、スパッタリング、塗布などの方法により形成することができる。陽極のシート電気抵抗は数百Ω/cm以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、一般に5~1,000nm程度、好ましくは10~500nmである。
As the anode of the organic EL element of the present invention, an electrode material can be a single metal having a large work function (4 eV or more), an alloy of metals having a large work function (4 eV or more), a conductive substance, or a mixture thereof. preferable. Specific examples thereof include metals such as gold, silver and copper, conductive transparent materials such as ITO (indium-tin oxide), tin oxide (SnO 2 ) and zinc oxide (ZnO), and highly conductive materials such as polypyrrole and polythiophene. Molecular materials are included.
Using these electrode materials, the anode can be formed by a method such as vapor deposition, sputtering, or coating. The sheet electric resistance of the anode is preferably several hundred Ω/cm 2 or less. Although the film thickness of the anode depends on the material, it is generally about 5 to 1,000 nm, preferably 10 to 500 nm.

陰極としては、仕事関数の小さな金属単体(4eV以下)、仕事関数の小さい金属同士の合金(4eV以下)または導電性物質およびこれらの混合物を電極材料とすることが好ましい。その具体例としては、リチウム、リチウム-インジウム合金、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、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、アルミニウム-リチウム合金、アルミニウム-マグネシウム合金などが挙げられる。
陰極はこれらの電極材料を用いて、蒸着、スパッタリングなどの方法により作製することができる。
陰極のシート電気抵抗は数百Ω/cm以下が好ましい。陰極の膜厚は材料にもよるが、一般に5~1,000nm程度、好ましくは10~500nmである。本発明の有機EL素子の発光を効率よく取り出すために、陽極または陰極の少なくとも一方の電極は透明もしくは半透明であることが好ましい。
As the cathode, it is preferable to use a simple metal with a small work function (4 eV or less), an alloy of metals with a small work function (4 eV or less), a conductive substance, or a mixture thereof as an electrode material. Specific examples thereof include lithium, lithium-indium alloy, sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, aluminum, aluminum-lithium alloy, aluminum-magnesium alloy and the like.
A cathode can be produced using these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
The sheet electric resistance of the cathode is preferably several hundred Ω/cm 2 or less. Although the film thickness of the cathode depends on the material, it is generally about 5 to 1,000 nm, preferably 10 to 500 nm. At least one of the anode and the cathode is preferably transparent or translucent in order to efficiently extract light emitted from the organic EL device of the present invention.

洗浄した電極基板は、できる限り大気に触れることなく陽極の正孔注入層を作製するために蒸着機もしくはスピンコーターにセットする。低分子化合物で蒸着可能な化合物は真空蒸着機で作製し、分子量の大きな蒸着に適さない化合物については適当な溶媒に溶かして塗布して作製する。 The washed electrode substrate is set in a vapor deposition machine or a spin coater in order to form the hole injection layer of the anode with as little exposure to the atmosphere as possible. Low-molecular-weight compounds that can be vapor-deposited are prepared using a vacuum vapor deposition machine, and compounds that have a large molecular weight and are not suitable for vapor deposition are prepared by dissolving them in an appropriate solvent and applying them.

陽極電極の上に正孔注入層を積層する。
正孔注入層とは、陽極より有機薄膜に注入される正孔(ホール)の注入性を向上させるために挿入する層である。陽極で使用する金属は仕事関数が大きく、一般に‐5eV程度である。このためこの仕事関数に近い最高被占軌道(HOMO)を有する有機化合物であれば正孔注入層は必要でないが、そのような条件に合致するものは少なく、陽極の仕事関数と有機薄膜の最高被占軌道(HOMO)の間に幾分かの差があるため、それが障壁となって発生する。それが原因となり陽極に発生した正孔が効率良く有機薄膜に移動することができない。そのためこの問題を解決するために設ける層である。
通常10~200nmの厚みで積層される。
A hole injection layer is laminated on the anode electrode.
The hole injection layer is a layer inserted to improve the injection properties of holes injected into the organic thin film from the anode. The metal used for the anode has a large work function, generally about -5 eV. Therefore, an organic compound having a highest occupied molecular orbital (HOMO) close to this work function does not require a hole injection layer. The barrier occurs because there is some difference between the occupied orbitals (HOMO). Due to this, the holes generated in the anode cannot efficiently move to the organic thin film. Therefore, this layer is provided to solve this problem.
It is usually laminated with a thickness of 10 to 200 nm.

正孔注入層で用いることのできる化合物としては、蒸着できる低分子化合物としては、下記式に示される銅フタロシアニン(CuPc)を例示することができる。

Figure 2022115839000009
As a compound that can be used in the hole injection layer, copper phthalocyanine (CuPc) represented by the following formula can be exemplified as a low-molecular-weight compound that can be vapor-deposited.
Figure 2022115839000009

また本出願人の特開平9-301934号公報に掲げるDNTPDも、正孔注入層として蒸着することができる化合物として例示できる。

Figure 2022115839000010
DNTPD described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-301934 of the present applicant can also be exemplified as a compound that can be vapor-deposited as a hole injection layer.
Figure 2022115839000010

また塗布できる正孔注入層としては、水溶性高分子である下記化学式に示されるPDOT-PSS(ポリマー混合物)を例示することができる。

Figure 2022115839000011
Examples of the hole injection layer that can be applied include PDOT-PSS (polymer mixture) represented by the following chemical formula, which is a water-soluble polymer.
Figure 2022115839000011

同様に下記化学式に示されるPTPD-1,PPBIを使用することができる。

Figure 2022115839000012
Figure 2022115839000013
Similarly, PTPD-1 and PPBI represented by the following chemical formulas can be used.
Figure 2022115839000012
Figure 2022115839000013

同様の本出願人の特開平9-188756号公報に掲げるPES-1やPES-2も、下記に例示したTBPAHと呼ばれるアンチモン錯体を添加することで同様に正孔注入層として使用することができる。

Figure 2022115839000014
Figure 2022115839000015
Figure 2022115839000016
Similarly, PES-1 and PES-2 described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-188756 of the present applicant can also be used as a hole injection layer by adding an antimony complex called TBPAH exemplified below. .
Figure 2022115839000014
Figure 2022115839000015
Figure 2022115839000016

正孔注入層の上に正孔輸送層を積層する。
正孔輸送層は、正孔伝達化合物からなるもので、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有している。電界が与えた2つの電極の間に正孔伝達化合物が配置されて陽極から正孔が注入された場合、少なくとも10-6cm/V秒以上のホール移動度を有する正孔伝達物質が好ましい。このような正孔伝達物質は、従来から光導電材料において正孔の電荷注入材料として慣用されている材料や有機EL素子の正孔輸送層に使用されている公知の材料の中から任意のものを選択して用いることができる。
A hole transport layer is laminated over the hole injection layer.
The hole transport layer is made of a hole transport compound and has the function of transporting holes injected from the anode to the light emitting layer. Preferably, the hole transport material has a hole mobility of at least 10 −6 cm 2 /Vsec or greater when the hole transport compound is placed between two electrodes in an electric field and holes are injected from the anode. . Such a hole-transporting substance may be selected from materials conventionally used as charge injection materials for holes in photoconductive materials and known materials used in hole-transporting layers of organic EL devices. can be selected and used.

正孔伝達物質の例としては、N,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニル-4,4-ジアミノフェニル(α-NPD)を例示することができる。

Figure 2022115839000017
Examples of hole transfer substances include N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4-diaminophenyl (α-NPD).
Figure 2022115839000017

本出願人の特開2004-115441号公報に掲げるBABP、特開2005-220088号公報、に掲げるDTASi、特開2008-201676号公報に掲げるDNDPNや特開2010-254635号公報に掲げるCzTDAやDBTDTAなどを例示することができる。

Figure 2022115839000018
BABP listed in JP-A-2004-115441 of the present applicant, DTASi listed in JP-A-2005-220088, DNDPN listed in JP-A-2008-201676, CzTDA and DBTDTA listed in JP-A-2010-254635 etc. can be exemplified.
Figure 2022115839000018

Figure 2022115839000019
Figure 2022115839000019

Figure 2022115839000020
Figure 2022115839000020

Figure 2022115839000021
Figure 2022115839000021

Figure 2022115839000022
Figure 2022115839000022

また特開2019-26556号公報に掲げる4DBFHPBや4DBTHPBを例示することができる。 Further, 4DBFHPB and 4DBTHPB described in JP-A-2019-26556 can be exemplified.

Figure 2022115839000023
Figure 2022115839000023

Figure 2022115839000024
Figure 2022115839000024

これらの化合物は、単独で使用することができるほか複数の層として積層して使用することができ、複数の化合物を共蒸着して混合して用いることもできる。 These compounds can be used alone, or can be used by stacking them as a plurality of layers, and can also be used by co-evaporating and mixing a plurality of compounds.

本発明の有機EL素子の発光層には、当業者が一般的に使用する発光材料であれば特に支障なく使用することができる。発光材料については、最近では量子効率の高いリン光材料や熱活性化遅延蛍光物質が使用されている。本発明の新規な1,10-フェナントロリン化合物は、それらに適切に発光させるべくエネルギーレベルを有している。 For the light-emitting layer of the organic EL element of the present invention, any light-emitting material generally used by those skilled in the art can be used without particular problems. As for light-emitting materials, phosphorescent materials with high quantum efficiency and thermally activated delayed fluorescent materials are recently used. The novel 1,10-phenanthroline compounds of this invention have energy levels that cause them to emit light appropriately.

発光層は、ホスト材料と発光材料(ドーパント)から形成される[Appl. Phys. Lett.,65 3610 (1989)]。発光材料は、その濃度消光を避け、また発光エネルギーを効率よく発光材料に移動させるためにホスト材料と組み合わせて使用する。一般に発光材料は、ホスト材料に対して好ましくは0.01~40重量%であり、より好ましくは0.1~20重量%である。 The light-emitting layer is formed from a host material and a light-emitting material (dopant) [Appl. Phys. Lett. , 65 3610 (1989)]. The luminescent material is used in combination with a host material to avoid concentration quenching and to efficiently transfer the luminescent energy to the luminescent material. In general, the luminescent material is preferably 0.01-40% by weight, more preferably 0.1-20% by weight, relative to the host material.

青色リン光材料としては、例えば特開2010-251565号公報に例示されているようなFIrpic、FIr6、FIrN4やIr(Fppy)3などを例示することができる。 Examples of the blue phosphorescent material include FIrpic, FIr6, FIrN4, and Ir(Fppy)3 as exemplified in JP-A-2010-251565.

Figure 2022115839000025
Figure 2022115839000025

緑色のリン光材料としては、Journal of the American Chemical Society (2001),123(18),4304-4312.記載のIr(ppy)acacやPure and Applied Chemistry 71(11)2095-2106(1999)記載のIr(ppy)などを例示することができる。

Figure 2022115839000026
Green phosphorescent materials are described in Journal of the American Chemical Society (2001), 123(18), 4304-4312. Examples include Ir(ppy) 2 acac described and Ir(ppy) 3 described in Pure and Applied Chemistry 71(11) 2095-2106 (1999).
Figure 2022115839000026

赤色リン光材料としては、特開2009-132688号公報記載の下記式

Figure 2022115839000027
で示されるリン光材料や、特開2009-149607号公報記載の下記式 As a red phosphorescent material, the following formula described in JP-A-2009-132688
Figure 2022115839000027
And the phosphorescent material represented by, the following formula described in JP 2009-149607

Figure 2022115839000028
で示されるリン光材料、また特開2009-164614号公報記載の下記式
Figure 2022115839000028
Phosphorescent material represented by, also the following formula described in JP 2009-164614

Figure 2022115839000029
で示されるリン光材料、あるいは特開2013-155153号公報記載の下記式
Figure 2022115839000029
The phosphorescent material represented by, or the following formula described in JP 2013-155153

Figure 2022115839000030
などのリン光材料を例示することができる。(Buは、ブチル基を意味する。)
Figure 2022115839000030
can be exemplified by phosphorescent materials such as (Bu means a butyl group.)

深赤色に発光する材料としては、2019年に発行されたChemistry-a European Journal 25(30)7308-7314記載の下記式で示される(DPQ)Ir(dpm) Materials that emit deep red light include (DPQ) 2 Ir (dpm) represented by the following formula described in Chemistry-a European Journal 25 (30) 7308-7314 published in 2019.

Figure 2022115839000031
等のイリジウム錯体を例示することができる。非常に深い最低空軌道準位(LUMO)(‐3.8eV)を持つ本化合物に対しては、ホスト材料も同様に深い最低空軌道準位(LUMO)が要求される。
また熱活性化遅延蛍光については、1930年代よりエオシンY等で現象が現れることを確認されていた。本格的にこの分野で利用を試みたのは、2010年の九州大学の安達教授らのグループである。
Figure 2022115839000031
iridium complexes such as For this compound having a very deep lowest unoccupied molecular orbital level (LUMO) (-3.8 eV), the host material is also required to have a deep lowest unoccupied molecular orbital level (LUMO).
As for thermally activated delayed fluorescence, it has been confirmed since the 1930s that the phenomenon appears in eosin Y and the like. In 2010, a group led by Professor Adachi of Kyushu University made a full-fledged attempt to use it in this field.

熱活性化遅延蛍光材料の青色材料としては、Nature Photonics 13,678-692,(2019)記載のν‐DABNA、

Figure 2022115839000032
As the blue material of the thermally activated delayed fluorescence material, ν-DABNA described in Nature Photonics 13, 678-692, (2019),
Figure 2022115839000032

Adv.Mater 2016,28(14),2777-2781記載のDABNA-1やDABNA-2、

Figure 2022115839000033
Adv. DABNA-1 and DABNA-2 described in Mater 2016, 28 (14), 2777-2781,
Figure 2022115839000033

Nature 492,234-238,(2012)記載の2CzPN

Figure 2022115839000034
などを例示することができる。 2CzPN described in Nature 492, 234-238, (2012)
Figure 2022115839000034
etc. can be exemplified.

緑色の熱活性化遅延蛍光物質については、同じくNature 492,234-238,(2012)記載の4CzIPN、

Figure 2022115839000035
For the green heat-activated delayed fluorescent substance, 4CzIPN described in Nature 492, 234-238, (2012),
Figure 2022115839000035

Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom) (2012),48,(93),11392-11394.記載のPXZ-TRZ

Figure 2022115839000036
などを例示することができる。 Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom) (2012), 48, (93), 11392-11394. PXZ-TRZ described
Figure 2022115839000036
etc. can be exemplified.

赤色の熱活性化遅延蛍光物質については、米国特許出願公開第2019/0074449号明細書記載のHAP―3TPA、

Figure 2022115839000037
For the red heat-activated delayed fluorescer, HAP-3TPA as described in U.S. Patent Application Publication No. 2019/0074449;
Figure 2022115839000037

Mater.Horiz.,2016,3,145-151記載の5TCzBN

Figure 2022115839000038
を例示することができる。 Mater. Horiz. , 2016, 3, 5TCzBN described in 145-151
Figure 2022115839000038
can be exemplified.

また本発明の新規な1,10-フェナントロリン化合物は、九州大学安達教授が提唱しているハイパーフルオレッセンスと呼ばれる新規な有機EL発光技術にも対応できる。
ハイパーフルオレッセンス技術は、一重項励起子を使用する蛍光材料と三重項励起子を使用する熱活性化遅延蛍光材料の良い面を活用し、有機EL素子の高効率化および長寿命化を達成することができる技術であり国内外より注目されている。
In addition, the novel 1,10-phenanthroline compound of the present invention is applicable to a novel organic EL light emitting technology called hyperfluorescence proposed by Professor Adachi of Kyushu University.
Hyperfluorescence technology utilizes the advantages of fluorescent materials that use singlet excitons and thermally activated delayed fluorescent materials that use triplet excitons to achieve high efficiency and long life of organic EL devices. This technology is attracting attention both in Japan and overseas.

現状において有機EL素子は、赤色と緑色はリン光材料、青色は蛍光材料といった材料が一般的に使われている。リン光材料については、青色において実用に適した材料がなく、また発光効率は蛍光材料より優れるものの、色純度やイリジウム金属などのレアメタルを使用するためコストの面で厳しい状況に置かれている。
そのためレアメタルを含有せずリン光材料と同様三重項励起子を使用することができる熱活性化遅延蛍光材料については、特にコストの面においてリン光材料の欠点を十分に補うことができる。
Currently, organic EL devices generally use materials such as phosphorescent materials for red and green, and fluorescent materials for blue. As for phosphorescent materials, there are no materials that are suitable for practical use in blue, and although they have superior luminous efficiency to fluorescent materials, they are in a severe situation in terms of color purity and cost due to the use of rare metals such as iridium metal.
Therefore, thermally activated delayed fluorescence materials that do not contain rare metals and can use triplet excitons like phosphorescent materials can fully compensate for the drawbacks of phosphorescent materials, particularly in terms of cost.

例えば、ハイパーフルオレッセンス素子に関する安達らのnature photonics(doi.org/10.1038/s41566-020-00745-z)に記載されている青色遅延活性化蛍光材料の下記化合物(HDT-1)

Figure 2022115839000039
の三重項励起子のエネルギーギャップは2.88eVであるが、本発明の新規な1,10-フェナントロリン化合物の三重項励起子のエネルギーギャップは3.0~3.1eVと大きいため十分な電荷の閉じ込め効果を有する。また一緒に使用されている[化31]記載のν‐DABNAのエネルギーギャップも2.1eVでありこちらの電荷の閉じ込めを行うことができる。
一般に赤色や緑色の発光材料は、青色発光材料のエネルギーギャップほど大きくないためいずれの色の発光材料の電荷の閉じ込めも十分に行うことが可能である。 For example, the following compound (HDT-1) of a blue delayed activation fluorescent material described in Nature Photonics (doi.org/10.1038/s41566-020-00745-z) by Adachi et al.
Figure 2022115839000039
is 2.88 eV, but the triplet exciton energy gap of the novel 1,10-phenanthroline compound of the present invention is as large as 3.0 to 3.1 eV. Has a confinement effect. Also, the energy gap of ν-DABNA described in [Chemical 31] used together is 2.1 eV, and this charge can be confined.
In general, the energy gaps of red and green light emitting materials are not as large as those of blue light emitting materials, so that the charge can be sufficiently confined in any color light emitting material.

これらの発光材料と一緒に用いられるホスト材料については、特許第5683784号公報記載の下記化合物

Figure 2022115839000040
を例示することができる。 For the host material used together with these light-emitting materials, the following compounds described in Japanese Patent No. 5683784
Figure 2022115839000040
can be exemplified.

また本出願人の特許第5325402号公報記載の下記化合物

Figure 2022115839000041
を例示することができる。 In addition, the following compounds described in the applicant's patent No. 5325402
Figure 2022115839000041
can be exemplified.

本出願人の特開2010-13421号公報記載の下記化合物

Figure 2022115839000042
も例示することができる。 The following compounds described in JP-A-2010-13421 of the present applicant
Figure 2022115839000042
can also be exemplified.

本出願人の特許第5674266号公報記載の下記化合物

Figure 2022115839000043
The following compound described in the applicant's patent No. 5674266
Figure 2022115839000043

さらに本出願人の特許第5727237号公報記載の下記化合物

Figure 2022115839000044
を例示することができる。 Furthermore, the following compounds described in the applicant's patent No. 5727237
Figure 2022115839000044
can be exemplified.

発光層と電子輸送層の間に正孔(ホール)ブロック層を挿入することもできる。正孔(ホール)ブロックとは、文字通り発光の際電子と再結合できなかった正孔が電子輸送層へもれこむことを防止する層である。正孔のもれは、正孔の移動度と電子の移動度に影響し電荷のバランスが取れなかった場合に良く発生する。もれた正孔が電子輸送層もしくは発光層と電子輸送層の界面で再結合した場合、再結合した場所からの発光が起こり発光層より得られた光と異なる波長の光を発することになる。 A hole-blocking layer can also be inserted between the light-emitting layer and the electron-transporting layer. A hole block is a layer that literally prevents holes that have not been recombined with electrons at the time of light emission from leaking into the electron transport layer. Hole leakage often occurs when the charge is out of balance affecting hole mobility and electron mobility. When the leaked holes recombine at the interface between the electron-transporting layer or the light-emitting layer and the electron-transporting layer, light is emitted from the recombination site, and light with a wavelength different from that obtained from the light-emitting layer is emitted. .

正孔ブロック材料として使用される材料の特徴としては、最高被占軌道(HOMO)の値の大きいものである。正孔は陽極より注入されるため、陽極電極の仕事関数に近い最高被占軌道(HOMO)の値をもつ材料を採用した場合、正孔が容易に移動できるため正孔の突き抜け現象が発生する。 Materials used as hole-blocking materials are characterized by having a large value of the highest occupied molecular orbital (HOMO). Since holes are injected from the anode, if a material with a highest occupied molecular orbital (HOMO) value close to the work function of the anode electrode is used, the holes can easily move, causing a hole penetration phenomenon. .

正孔ブロック材料としては、前述した通り最高被占軌道(HOMO)の値の大きい材料であれば使用することができるが、例示すれば本出願人の特許第6580613号公報に記載のDBF‐TRZや、

Figure 2022115839000045
DBT‐TRZ
Figure 2022115839000046
を挙げることができる。 As the hole-blocking material, any material having a large highest occupied molecular orbital (HOMO) value can be used as described above. or,
Figure 2022115839000045
DBT-TRZ
Figure 2022115839000046
can be mentioned.

DBF‐TRZの最高被占軌道(HOMO)の値は-6.4eV、DBT‐TRZの最高被占軌道(HOMO)の値は-6.3eVと陽極の仕事関数-5.1eVに比べたらはるかに大きい。 The value of the highest occupied molecular orbital (HOMO) of DBF-TRZ is -6.4 eV, and the value of the highest occupied molecular orbital (HOMO) of DBT-TRZ is -6.3 eV. to large.

正孔(ホール)ブロック層の次には電子輸送層を積層させる。ここで使用する電子輸送材料については、一般式〔1〕もしくは一般式〔2〕記載の電子輸送材料を使用する。 The hole blocking layer is followed by the electron transport layer. As for the electron transport material used here, the electron transport material described in general formula [1] or general formula [2] is used.

一般式〔1〕で表される電子輸送材料において、1,10-フェナントロリン化合物に結合した二つの4-イソキノリン化合物は同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましく、具体的には以下のような化合物を例示することができる。

Figure 2022115839000047
In the electron-transporting material represented by the general formula [1], the two 4-isoquinoline compounds bonded to the 1,10-phenanthroline compound may be the same or different, but are preferably the same. The following compounds can be exemplified.
Figure 2022115839000047

Figure 2022115839000048
Figure 2022115839000048

Figure 2022115839000049
Figure 2022115839000049

Figure 2022115839000050
Figure 2022115839000050

一般式〔2〕で表される電子輸送材料において、1,10-フェナントロリン化合物に結合した二つの6-キノリン化合物は同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましく、具体的には以下のような化合物を例示することができる。

Figure 2022115839000051
In the electron-transporting material represented by the general formula [2], the two 6-quinoline compounds bonded to the 1,10-phenanthroline compound may be the same or different, but are preferably the same. The following compounds can be exemplified.
Figure 2022115839000051

Figure 2022115839000052
Figure 2022115839000052

Figure 2022115839000053
Figure 2022115839000053

Figure 2022115839000054
Figure 2022115839000054

これらの化合物は、単独で薄膜化して電子輸送層を形成することができるが、2種類以上の化合物を共蒸着により単一層に混合することもできるし、単独に2層以上の電子輸送層を形成することもできる。 These compounds can be formed into thin films by themselves to form an electron-transporting layer, but two or more compounds can be mixed into a single layer by co-evaporation, or two or more electron-transporting layers can be formed singly. can also be formed.

またこれらの化合物は、特許第5650114号公報記載の下記化合物

Figure 2022115839000055
あるいは、 Further, these compounds are the following compounds described in Japanese Patent No. 5650114
Figure 2022115839000055
or,

J.Org.Chem.,1996,61(9),3017-3022記載の下記化合物

Figure 2022115839000056
などと混合して用いることもできる。 J. Org. Chem. , 1996, 61 (9), the following compounds described in 3017-3022
Figure 2022115839000056
It can also be used by mixing with such as.

上記化合物と混合して用いる際は、一般式〔1〕及び一般式〔2〕の合計量が、混合物の30重量%以上、好ましくは40重量%以上、より好ましくは50重量%以上の任意の割合となるように用いることができる。 When used in combination with the above compounds, the total amount of general formula [1] and general formula [2] is 30% by weight or more, preferably 40% by weight or more, more preferably 50% by weight or more of the mixture. It can be used as a ratio.

本発明の新規な1,10-フェナントロリン化合物を含む素子の正孔注入層、正孔輸送層の形成方法については特に限定されるものではない。例えば乾式製膜法(例えば真空蒸着法、イオン化蒸着法など)、湿式製膜法[溶媒塗布法(例えばスピンコート法、キャスト法、インクジェット法など)]を使用することができる。電子輸送層の製膜については、湿式製膜法で行うと下層が溶出する恐れがあるため乾式製膜法(例えば真空蒸着法、イオン化蒸着法など)に限定される。素子の作製については上記の製膜法を併用しても構わない。
真空蒸着法により正孔輸送層、発光層、電子輸送層などの各層を形成する場合、真空蒸着条件は特に限定されるものではない。通常10-5Torr程度以下の真空下で50~500℃程度のボート温度(蒸着原温度)、-50~300℃程度の基板温度で、0.01~50nm/sec.程度蒸着することが好ましい。正孔輸送層、発光層、電子輸送層の各層を複数の化合物を使用して形成する場合、化合物を入れたボートをそれぞれ温度制御しながら共蒸着することが好ましい。
The method for forming the hole injection layer and the hole transport layer of the device containing the novel 1,10-phenanthroline compound of the present invention is not particularly limited. For example, a dry film-forming method (eg, vacuum deposition method, ionization deposition method, etc.) or a wet film-forming method [solvent coating method (eg, spin coating method, casting method, inkjet method, etc.)] can be used. When the electron-transporting layer is formed by a wet film-forming method, the lower layer may be eluted, so dry film-forming methods (eg, vacuum vapor deposition method, ionization vapor deposition method, etc.) are limited. For fabrication of the element, the above film-forming methods may be used together.
When forming each layer such as a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, etc. by a vacuum deposition method, vacuum deposition conditions are not particularly limited. Usually, under a vacuum of about 10 -5 Torr or less, at a boat temperature (vapor deposition source temperature) of about 50 to 500°C and a substrate temperature of about -50 to 300°C, the deposition rate is 0.01 to 50 nm/sec. It is preferable to vapor-deposit to some extent. When forming each layer of a hole transport layer, a light-emitting layer, and an electron transport layer using a plurality of compounds, it is preferable to perform co-evaporation while controlling the temperature of each boat containing the compounds.

正孔注入層、正孔輸送層を溶媒塗布法で形成する場合、各層を構成する成分を溶媒に溶解または分散させて塗布液とする。溶媒としては、炭化水素系溶媒(例えばヘプタン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等)、ケトン系溶媒(例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、ハロゲン系溶媒(例えばジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等)、エステル系溶媒(例えば酢酸エチル、酢酸ブチル等)、アルコール系溶媒(例えばメタノール、エタノール、ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等)、エーテル系溶媒(例えばジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン等)、非プロトン性溶媒(例えばN,N′-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等)、水等が挙げられる。溶媒は単独で使用しても良く、複数の溶媒を併用しても良い。 When the hole injection layer and the hole transport layer are formed by a solvent coating method, the components constituting each layer are dissolved or dispersed in a solvent to prepare a coating liquid. Examples of solvents include hydrocarbon solvents (e.g. heptane, toluene, xylene, cyclohexane, etc.), ketone solvents (e.g. acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), halogen solvents (e.g., dichloromethane, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, etc.). , ester solvents (eg, ethyl acetate, butyl acetate, etc.), alcohol solvents (eg, methanol, ethanol, butanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, etc.), ether solvents (eg, dibutyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1 , 2-dimethoxyethane, etc.), aprotic solvents (eg, N,N'-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, etc.), water and the like. A single solvent may be used, or a plurality of solvents may be used in combination.

正孔輸送層、発光層、電子輸送層等の各層の膜厚は、特に限定されるものではないが、通常5~5,000nmになるようにする。
本発明の有機EL素子は、酸素や水分等の接触を遮断する目的で保護層(封止層)を設けまたは不活性物質中に素子を封入して保護することができる。不活性物質としては、パラフィン、シリコンオイル、フルオロカーボン等が挙げられる。保護層に使用する材料としては、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、光硬化性樹脂等がある。
The film thickness of each layer such as the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, etc. is not particularly limited, but is usually 5 to 5,000 nm.
The organic EL element of the present invention can be protected by providing a protective layer (sealing layer) or encapsulating the element in an inert substance for the purpose of blocking contact with oxygen, moisture, and the like. Examples of inert substances include paraffin, silicon oil, fluorocarbons, and the like. Materials used for the protective layer include fluororesins, epoxy resins, silicone resins, polyesters, polycarbonates, photocurable resins, and the like.

本発明の有機EL素子は、直流駆動の素子として使用できる。直流電圧を印加する場合、陽極をプラス、陰極をマイナスの極性として通常1.5~20V程度印加すると発光が観察される。また本発明の有機EL素子は交流駆動の素子としても使用できる。交流電圧を印加する場合には、陽極がプラス、陰極がマイナスの状態になった時に発光する。本発明の有機EL素子は、テレビ、携帯電話、ゲーム機等のフルカラーディスプレイ、車載の警告灯や保安部品などのエリアカラーディスプレイ、複写機、プリンター、液晶ディスプレイの白色バックライト、屋内あるいは屋外の間接照明や机上照明などの各種照明等で使用することができる。 The organic EL device of the present invention can be used as a DC-driven device. When a DC voltage is applied, luminescence is observed by applying a voltage of about 1.5 to 20 V with positive polarity to the anode and negative polarity to the cathode. The organic EL device of the present invention can also be used as an AC-driven device. When an AC voltage is applied, light is emitted when the anode is positive and the cathode is negative. The organic EL device of the present invention can be used for full-color displays such as televisions, mobile phones, and game machines, area color displays such as vehicle warning lights and safety parts, copiers, printers, white backlights for liquid crystal displays, and indoor or outdoor indirect displays. It can be used for various types of lighting such as lighting and desk lighting.

図27に、本発明の有機EL素子の好ましい例の断面図を示す。
図27は、基板1上に陽極2、正孔注入層7、正孔輸送層5、発光層3、正孔ブロック層9、電子輸送層6、電子注入層8および陰極4を順次設けた例である。この場合、正孔注入層7を設けることにより、陽極2と正孔輸送層5の密着性を高め、陽極からの正孔の注入を良くし、発光素子の低電圧化に効果が構成である。また、この例は、正孔ブロック層9を挿入した例である。これは電荷輸送と発光の機能を分離したものであり、材料選択の自由度が増すために、発光の高効率化や発光色の自由度が増すことになる。正孔ブロック層9については、発光層3と電子輸送層6の間に挿入することができる。
FIG. 27 shows a cross-sectional view of a preferred example of the organic EL device of the present invention.
FIG. 27 shows an example in which an anode 2, a hole injection layer 7, a hole transport layer 5, a light emitting layer 3, a hole blocking layer 9, an electron transport layer 6, an electron injection layer 8 and a cathode 4 are sequentially provided on a substrate 1. is. In this case, by providing the hole injection layer 7, the adhesiveness between the anode 2 and the hole transport layer 5 is improved, the injection of holes from the anode is improved, and the voltage of the light emitting device is reduced. . Also, this example is an example in which a hole blocking layer 9 is inserted. This separates the functions of charge transport and light emission, and increases the degree of freedom in material selection, resulting in higher efficiency of light emission and greater freedom in the color of emitted light. A hole-blocking layer 9 can be inserted between the light-emitting layer 3 and the electron-transporting layer 6 .

合成例Synthesis example

以下に合成例および実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to Synthesis Examples and Examples, but the present invention is not limited thereto.

合成例1:化合物番号(I)の合成

Figure 2022115839000057
窒素導入管、還流冷却管、温度計およびメカニカルスターラーのついた300mlの4つ口丸底フラスコに、炭酸ナトリウム4.7g(17.8mmol×2.5当量)と水55mlを加え撹拌する。続いてテトラヒドロフラン110ml、4-イソキノリンボロン酸エステル10.0g(17.8mmol×2.2当量)と2,9-ジクロロ‐4,7‐ジフェニルフェナントロリン7.1g(17.8mmol)を加え窒素置換を15分実施する。その後テトラキストリフェニルホスフィン0.1g(17.8mmol×0.5%)を加え湯浴で65~67℃で12時間撹拌する。反応が進むにつれ目的物の結晶が析出する。
所定の時間が経過した後室温まで冷却し、析出した結晶を吸引ろ過にて回収した。
得られた結晶は、オルソジクロロベンゼン200mlと活性白土1g加え再結晶を行った。この操作により目的の化合物番号(I)の化合物を8.6g回収した。収率は82.4%であった。
このうち8gを昇華精製した。昇華条件は、高温側310℃、中温側290℃および低温側230℃で真空下4.5時間加熱した。室温まで冷却し目的物を5.8g回収した。この操作での回収率は、72.5%であった。得られた結晶は、素子化に使用した。
昇華精製後の化合物について、元素分析を行い化合物の同定を行った。その結果を表1に示す。高速液体クロマトグラフでの純度確認は、99.78%であった。 Synthesis Example 1: Synthesis of Compound No. (I)
Figure 2022115839000057
4.7 g (17.8 mmol×2.5 equivalents) of sodium carbonate and 55 ml of water are added to a 300 ml four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a reflux condenser, a thermometer and a mechanical stirrer, and stirred. Subsequently, 110 ml of tetrahydrofuran, 10.0 g (17.8 mmol×2.2 equivalents) of 4-isoquinoline boronic acid ester and 7.1 g (17.8 mmol) of 2,9-dichloro-4,7-diphenylphenanthroline were added and nitrogen substitution was carried out. Run for 15 minutes. After that, 0.1 g (17.8 mmol×0.5%) of tetrakistriphenylphosphine is added and stirred at 65-67° C. for 12 hours in a hot water bath. As the reaction progresses, crystals of the desired product are deposited.
After a predetermined time had elapsed, the mixture was cooled to room temperature, and the precipitated crystals were collected by suction filtration.
The obtained crystals were recrystallized by adding 200 ml of orthodichlorobenzene and 1 g of activated clay. By this operation, 8.6 g of the target compound number (I) was recovered. Yield was 82.4%.
8 g of this was purified by sublimation. The sublimation conditions were 310° C. on the high temperature side, 290° C. on the medium temperature side, and 230° C. on the low temperature side under vacuum for 4.5 hours. After cooling to room temperature, 5.8 g of the desired product was recovered. The recovery for this operation was 72.5%. The obtained crystal was used for device fabrication.
The compound after sublimation purification was subjected to elemental analysis to identify the compound. Table 1 shows the results. Purity confirmation by high performance liquid chromatography was 99.78%.

Figure 2022115839000058
Figure 2022115839000058

合成例2:化合物番号(II)‐2の合成

Figure 2022115839000059
窒素導入管、還流冷却管、温度計およびメカニカルスターラーのついた300mlの4つ口丸底フラスコに、炭酸ナトリウム4.7g(17.8mmol×2.5当量)と水55mlを加え撹拌する。続いてテトラヒドロフラン110ml、6‐メチル‐4‐イソキノリンボロン酸エステル10.5g(6‐メチル‐4‐ブロモイソキノリンより調製したもの)(17.8mmol×2.2当量)と2,9-ジクロロ‐4,7‐ジフェニルフェナントロリン7.1g(17.8mmol)を加え窒素置換を15分実施する。その後テトラキストリフェニルホスフィン0.1g(17.8mmol×0.5%)を加え湯浴で65~67℃で12時間撹拌する。反応が進むにつれ目的物の結晶が析出する。
所定の時間が経過した後室温まで冷却し、析出した結晶を吸引ろ過にて回収した。
得られた結晶は、オルソジクロロベンゼン200mlと活性白土1g加え再結晶を行った。この操作により目的の化合物番号(II)-2の化合物を8.8g回収した。収率は80.4%であった。
このうち8gを昇華精製した。昇華条件は、高温側310℃、中温側290℃および低温側230℃で真空下4.5時間加熱した。室温まで冷却し目的物を5.4g回収した。この操作での回収率は、67.5%であった。 Synthesis Example 2: Synthesis of Compound No. (II)-2
Figure 2022115839000059
4.7 g (17.8 mmol×2.5 equivalents) of sodium carbonate and 55 ml of water are added to a 300 ml four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a reflux condenser, a thermometer and a mechanical stirrer, and stirred. followed by 110 ml of tetrahydrofuran, 10.5 g of 6-methyl-4-isoquinoline boronic ester (prepared from 6-methyl-4-bromoisoquinoline) (17.8 mmol×2.2 equivalents) and 2,9-dichloro-4 ,7-diphenylphenanthroline 7.1 g (17.8 mmol) is added, and nitrogen substitution is performed for 15 minutes. After that, 0.1 g (17.8 mmol×0.5%) of tetrakistriphenylphosphine is added and stirred at 65-67° C. for 12 hours in a hot water bath. As the reaction progresses, crystals of the desired product are deposited.
After a predetermined time had elapsed, the mixture was cooled to room temperature, and the precipitated crystals were collected by suction filtration.
The obtained crystals were recrystallized by adding 200 ml of orthodichlorobenzene and 1 g of activated clay. By this operation, 8.8 g of the target compound No. (II)-2 was recovered. Yield was 80.4%.
8 g of this was purified by sublimation. The sublimation conditions were 310° C. on the high temperature side, 290° C. on the medium temperature side, and 230° C. on the low temperature side under vacuum for 4.5 hours. After cooling to room temperature, 5.4 g of the desired product was recovered. The recovery for this operation was 67.5%.

合成例3:化合物番号(II)‐5の合成

Figure 2022115839000060
合成例2に従い、1‐メチル‐4‐イソキノリンボロン酸エステル10.5g(1‐メチル‐4‐ブロモイソキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。 Synthesis Example 3: Synthesis of Compound No. (II)-5
Figure 2022115839000060
The desired product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 2, except that 10.5 g of 1-methyl-4-isoquinoline boronic acid ester (prepared from 1-methyl-4-bromoisoquinoline) was used.

合成例4:化合物番号(III)‐5の合成

Figure 2022115839000061
合成例2に従い、1‐エチル‐4‐イソキノリンボロン酸エステル11.1g(1‐エチル‐4‐ブロモイソキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。 Synthesis Example 4: Synthesis of Compound No. (III)-5
Figure 2022115839000061
The desired product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 2, except that 1-ethyl-4-isoquinoline boronic acid ester (prepared from 1-ethyl-4-bromoisoquinoline) was changed to 11.1 g.

合成例5:化合物番号(IV)‐5の合成

Figure 2022115839000062
合成例2に従い、1‐ノルマルプロピル‐4‐イソキノリンボロン酸エステル11.6g(1‐ノルマルプロピル‐4‐ブロモイソキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。 Synthesis Example 5: Synthesis of Compound No. (IV)-5
Figure 2022115839000062
The desired product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 2, except that 1-n-propyl-4-isoquinoline boronate ester (11.6 g, prepared from 1-n-propyl-4-bromoisoquinoline) was used.

合成例6:化合物番号(VI)の合成

Figure 2022115839000063
窒素導入管、還流冷却管、温度計およびメカニカルスターラーのついた300mlの4つ口丸底フラスコに、炭酸ナトリウム4.7g(17.8mmol×2.5当量)と水55mlを加え撹拌する。続いてテトラヒドロフラン110ml、4-イソキノリンボロン酸エステル10.0g(17.8mmol×2.2当量)と2,9-ジクロロ‐4,7‐ジフェニルフェナントロリン7.1g(17.8mmol)を加え窒素置換を15分実施する。その後テトラキストリフェニルホスフィン0.1g(17.8mmol×0.5%)を加え湯浴で65~67℃で18時間撹拌する。反応が進むにつれ目的物の結晶が析出する。
所定の時間が経過した後室温まで冷却し、析出した結晶を吸引ろ過にて回収した。
得られた結晶は、オルソジクロロベンゼン200mlと活性白土1g加え再結晶を行った。この操作により目的の化合物番号(VI)の化合物を8.4g回収した。収率は80.4%であった。
このうち7.3gを昇華精製した。昇華条件は、高温側330℃、中温側310℃および低温側250℃で真空下3時間加熱した。室温まで冷却し目的物を6.2g回収した。この操作での回収率は、84.9%であった。得られた結晶は、素子化に使用した。
昇華精製後の化合物について、元素分析を行い化合物の同定を行った。その結果を表2に示す。高速液体クロマトグラフでの純度確認は、99.63%であった。 Synthesis Example 6: Synthesis of Compound No. (VI)
Figure 2022115839000063
4.7 g (17.8 mmol×2.5 equivalents) of sodium carbonate and 55 ml of water are added to a 300 ml four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a reflux condenser, a thermometer and a mechanical stirrer, and stirred. Subsequently, 110 ml of tetrahydrofuran, 10.0 g (17.8 mmol×2.2 equivalents) of 4-isoquinoline boronic acid ester and 7.1 g (17.8 mmol) of 2,9-dichloro-4,7-diphenylphenanthroline were added and nitrogen substitution was carried out. Run for 15 minutes. After that, 0.1 g (17.8 mmol×0.5%) of tetrakistriphenylphosphine is added and stirred at 65 to 67° C. for 18 hours in a hot water bath. As the reaction progresses, crystals of the desired product are deposited.
After a predetermined time had elapsed, the mixture was cooled to room temperature, and the precipitated crystals were collected by suction filtration.
The obtained crystals were recrystallized by adding 200 ml of orthodichlorobenzene and 1 g of activated clay. By this operation, 8.4 g of the target compound number (VI) was recovered. Yield was 80.4%.
7.3 g of this was purified by sublimation. The sublimation conditions were 330° C. on the high temperature side, 310° C. on the medium temperature side, and 250° C. on the low temperature side, and heated under vacuum for 3 hours. After cooling to room temperature, 6.2 g of the desired product was recovered. The recovery for this operation was 84.9%. The obtained crystal was used for device fabrication.
The compound after sublimation purification was subjected to elemental analysis to identify the compound. Table 2 shows the results. Purity confirmation by high performance liquid chromatography was 99.63%.

Figure 2022115839000064
Figure 2022115839000064

合成例7:化合物番号(VII)‐2の合成

Figure 2022115839000065
窒素導入管、還流冷却管、温度計およびメカニカルスターラーのついた300mlの4つ口丸底フラスコに、炭酸ナトリウム4.7g(17.8mmol×2.5当量)と水55mlを加え撹拌する。続いてテトラヒドロフラン110ml、8‐メチル‐6‐キノリンボロン酸エステル10.5g(8‐メチル‐6‐ブロモキノリンより調製したもの)(17.8mmol×2.2当量)と2,9-ジクロロ‐4,7‐ジフェニルフェナントロリン7.1g(17.8mmol)を加え窒素置換を15分実施する。その後テトラキストリフェニルホスフィン0.1g(17.8mmol×0.5%)を加え湯浴で65~67℃で18時間撹拌する。反応が進むにつれ目的物の結晶が析出する。
所定の時間が経過した後室温まで冷却し、析出した結晶を吸引ろ過にて回収した。
得られた結晶は、オルソジクロロベンゼン200mlと活性白土1g加え再結晶を行った。この操作により目的の化合物番号(VII)-2の化合物を8.3g回収した。収率は75.9%であった。
このうち7.5gを昇華精製した。昇華条件は、高温側330℃、中温側310℃および低温側250℃で真空下3時間加熱した。室温まで冷却し目的物を6.7g回収した。この操作での回収率は、89.3%であった。 Synthesis Example 7: Synthesis of Compound No. (VII)-2
Figure 2022115839000065
4.7 g (17.8 mmol×2.5 equivalents) of sodium carbonate and 55 ml of water are added to a 300 ml four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a reflux condenser, a thermometer and a mechanical stirrer, and stirred. This was followed by 110 ml of tetrahydrofuran, 10.5 g of 8-methyl-6-quinoline boronic ester (prepared from 8-methyl-6-bromoquinoline) (17.8 mmol×2.2 equivalents) and 2,9-dichloro-4. ,7-diphenylphenanthroline 7.1 g (17.8 mmol) is added, and nitrogen substitution is performed for 15 minutes. After that, 0.1 g (17.8 mmol×0.5%) of tetrakistriphenylphosphine is added and stirred at 65 to 67° C. for 18 hours in a hot water bath. As the reaction progresses, crystals of the desired product are deposited.
After a predetermined time had elapsed, the mixture was cooled to room temperature, and the precipitated crystals were collected by suction filtration.
The obtained crystals were recrystallized by adding 200 ml of orthodichlorobenzene and 1 g of activated clay. By this operation, 8.3 g of the target compound number (VII)-2 was recovered. Yield was 75.9%.
7.5 g of this was purified by sublimation. The sublimation conditions were 330° C. on the high temperature side, 310° C. on the medium temperature side, and 250° C. on the low temperature side, and heated under vacuum for 3 hours. After cooling to room temperature, 6.7 g of the desired product was recovered. The recovery for this operation was 89.3%.

合成例8:化合物番号(VII)‐6の合成

Figure 2022115839000066
合成例7に従い、2‐メチル‐6‐キノリンボロン酸エステル10.5g(2‐メチル‐6‐ブロモキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。 Synthesis Example 8: Synthesis of Compound No. (VII)-6
Figure 2022115839000066
The desired product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7, except that 10.5 g of 2-methyl-6-quinoline boronic acid ester (prepared from 2-methyl-6-bromoquinoline) was used.

合成例9:化合物番号(VIII)‐6の合成

Figure 2022115839000067
合成例7に従い、2‐エチル‐6‐キノリンボロン酸エステル11.1g(2‐エチル‐6‐ブロモキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。 Synthesis Example 9: Synthesis of Compound No. (VIII)-6
Figure 2022115839000067
The desired product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7, except that 11.1 g of 2-ethyl-6-quinoline boronic acid ester (prepared from 2-ethyl-6-bromoquinoline) was used.

合成例10:化合物番号(IX)‐6の合成

Figure 2022115839000068
合成例7に従い、2‐n-プロピル‐6‐キノリンボロン酸エステル11.6g(2‐n‐プロピル‐6‐ブロモキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。 Synthesis Example 10: Synthesis of Compound No. (IX)-6
Figure 2022115839000068
The desired product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7, except that 11.6 g of 2-n-propyl-6-quinoline boronic acid ester (prepared from 2-n-propyl-6-bromoquinoline) was used. .

比較例:2,9‐ジ(キノリン‐3‐イル)‐4,7‐ジフェニル‐1,10‐フェナントロリンの合成

Figure 2022115839000069
窒素導入管、還流冷却管、温度計およびメカニカルスターラーのついた300mlの4つ口丸底フラスコに、炭酸ナトリウム4.7g(17.8mmol×2.5当量)と水55mlを加え撹拌する。続いてテトラヒドロフラン110ml、3‐キノリンボロン酸エステル10.0g(17.8mmol×2.2当量)と2,9-ジクロロ‐4,7‐ジフェニルフェナントロリン7.1g(17.8mmol)を加え窒素置換を15分実施する。その後テトラキストリフェニルホスフィン0.1g(17.8mmol×0.5%)を加え湯浴で65~67℃で18時間撹拌する。反応が進むにつれ目的物の結晶が析出する。
所定の時間が経過した後室温まで冷却し、析出した結晶を吸引ろ過にて回収した。
得られた結晶は、オルソジクロロベンゼン200mlと活性白土1g加え再結晶を行った。この操作により目的の化合物を9.0g回収した。収率は86.2%であった。
このうち5.5gを昇華精製した。昇華条件は、高温側350℃、中温側330℃および低温側270℃で真空下2時間加熱した。室温まで冷却し目的物を4.24g回収した。この操作での回収率は、77.1%であった。
昇華精製後の化合物について、元素分析を行い化合物の同定を行った。その結果を表3に示す。高速液体クロマトグラフでの純度確認は、99.88%であった。 Comparative Example: Synthesis of 2,9-di(quinolin-3-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
Figure 2022115839000069
4.7 g (17.8 mmol×2.5 equivalents) of sodium carbonate and 55 ml of water are added to a 300 ml four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a reflux condenser, a thermometer and a mechanical stirrer, and stirred. Subsequently, 110 ml of tetrahydrofuran, 10.0 g (17.8 mmol×2.2 equivalents) of 3-quinoline boronic acid ester and 7.1 g (17.8 mmol) of 2,9-dichloro-4,7-diphenylphenanthroline were added and nitrogen substitution was carried out. Run for 15 minutes. After that, 0.1 g (17.8 mmol×0.5%) of tetrakistriphenylphosphine is added and stirred at 65 to 67° C. for 18 hours in a hot water bath. As the reaction progresses, crystals of the desired product are deposited.
After a predetermined time had elapsed, the mixture was cooled to room temperature, and the precipitated crystals were collected by suction filtration.
The obtained crystals were recrystallized by adding 200 ml of orthodichlorobenzene and 1 g of activated clay. 9.0 g of the target compound was recovered by this operation. Yield was 86.2%.
5.5 g of this was purified by sublimation. The sublimation conditions were 350° C. on the high temperature side, 330° C. on the medium temperature side, and 270° C. on the low temperature side, and heated under vacuum for 2 hours. After cooling to room temperature, 4.24 g of the desired product was recovered. The recovery for this operation was 77.1%.
The compound after sublimation purification was subjected to elemental analysis to identify the compound. Table 3 shows the results. Purity confirmation by high performance liquid chromatography was 99.88%.

Figure 2022115839000070
Figure 2022115839000070

実施例1
合成例1での化合物番号(I)の化合物(以下4iq‐Bphenと記す)と合成例6での化合物番号(VI)の化合物(以下6q‐Bphenと記す)および比較例の2,9‐ジ(キノリン‐3‐イル)‐4,7‐ジフェニル‐1,10‐フェナントロリン(以下3q‐Bphenと記す)と[0098]の[化54]記載のNBphenを用いた素子を作製した。
作製した素子の例を図1に、
4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび3q‐Bphenのそれぞれの素子上でのエネルギーダイアグラムを図2に、
4iq‐Bphen、6q‐Bphen、3q‐BphenにNBphenを加えたそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図3に、
電流密度‐電圧特性を図4に、
輝度‐電圧特性を図5に、
電力効率‐輝度特性を図6に、
外部量子効率‐輝度特性を図7に、
駆動寿命(半減寿命)測定を図8に示す。
また駆動寿命測定(初期輝度1000cd/m一定にて計算)の結果を表4(20wt%Liq添加あり)及び表5(Liq添加なし)に示す。ここで、図1に示すLiq(8-ヒドロキシキノリノラート-リチウム)は、有機EL素子の電子輸送層に用いる材料に添加することで長寿命化が可能であることから、有機EL素子の耐久性の向上に広く用いられている。表4、表5より、Liqを添加しない有機EL素子において4iq‐Bphen、6q‐Bphenの寿命が長かったため、図2~8はいずれもLiq添加なしの有機ELの測定結果を示す。
Example 1
The compound of compound number (I) in Synthesis Example 1 (hereinafter referred to as 4iq-Bphen), the compound of compound number (VI) in Synthesis Example 6 (hereinafter referred to as 6q-Bphen), and the 2,9-di A device was fabricated using (quinolin-3-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (hereinafter referred to as 3q-Bphen) and NBphen described in [0098].
An example of the fabricated device is shown in FIG.
Energy diagrams on the respective elements of 4iq-Bphen, 6q-Bphen and 3q-Bphen are shown in FIG.
FIG. 3 shows EL spectra showing light emission from devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and NBphen added to 3q-Bphen.
The current density-voltage characteristics are shown in Fig. 4.
The luminance-voltage characteristics are shown in Fig. 5.
Fig. 6 shows the power efficiency-luminance characteristics.
Figure 7 shows the external quantum efficiency vs. luminance characteristics.
FIG. 8 shows the drive life (half life) measurement.
Further, the results of driving life measurement (calculated at a constant initial luminance of 1000 cd/m) are shown in Table 4 (with 20 wt % Liq added) and Table 5 (without Liq added). Here, since Liq (8-hydroxyquinolinolate-lithium) shown in FIG. 1 can be added to the material used for the electron transport layer of the organic EL element to extend the life, the durability of the organic EL element is improved. It is widely used to improve sexuality. As shown in Tables 4 and 5, 4iq-Bphen and 6q-Bphen had long lifetimes in the organic EL devices to which Liq was not added, so FIGS.

Figure 2022115839000071
Figure 2022115839000071

Figure 2022115839000072
Figure 2022115839000072

各特性を評価した結果、比較化合物の3q‐BphenおよびNBphenは、図4および図5の結果より電荷の注入性は本発明の4iq‐Bphenや6q‐Bphenに比べて高い。しかし図6および図7より輝度が大きくなるにつれ電力効率および外部量子効率が著しく低下することがわかった。これは3q‐BphenおよびNBphenを使用した素子の中で電荷の滞留が生じ素子の中での電荷の再結合が低下するためだと考えられる。
一方本発明の4iq‐Bphenや6q‐Bphenは、輝度の大きさとは関係なく電力効率および外部量子効率の変化も小さい。これはこれらを使用して作製した素子の中で電荷の滞留が起こりにくく、電荷の注入、移動および再結合のバランスがほぼ安定した状況で行われた結果と考えられる。
さらに、有機EL素子において、Liq添加することで電子輸送層の再結晶化が抑制され、長寿命化が可能であると考えられているが、4iq‐Bphenや6q‐Bphenでは、予想に反しLiqを添加しない有機EL素子において10000時間を超える駆動寿命を示した。ここでの結果より、4iq‐Bphenや6q‐Bphenは、Liq等のリチウム錯体の添加がなくても再結晶化しにくく、実用に足る駆動寿命を達成することができ、有機EL素子の簡素化を実現できることが示された。
As a result of evaluating each characteristic, the comparison compounds 3q-Bphen and NBphen have higher charge injection properties than the 4iq-Bphen and 6q-Bphen of the present invention, as shown in the results of FIGS. 4 and 5 . However, it was found from FIGS. 6 and 7 that the power efficiency and the external quantum efficiency significantly decreased as the luminance increased. It is believed that this is because charge retention occurs in the device using 3q-Bphen and NBphen, and charge recombination in the device is reduced.
On the other hand, 4iq-Bphen and 6q-Bphen of the present invention have little change in power efficiency and external quantum efficiency regardless of the magnitude of luminance. It is considered that this is the result of the fact that charge retention is less likely to occur in the device fabricated using these materials, and that charge injection, transfer, and recombination are balanced in a substantially stable state.
Furthermore, in organic EL devices, it is believed that the addition of Liq suppresses the recrystallization of the electron-transporting layer, making it possible to extend the life of the device. The organic EL device to which no was added exhibited a driving life exceeding 10,000 hours. From the results here, 4iq-Bphen and 6q-Bphen are difficult to recrystallize even without the addition of a lithium complex such as Liq, and can achieve a practically sufficient driving life, which can contribute to the simplification of organic EL devices. It was shown that it can be realized.

実施例2
4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび比較例の3q‐Bphenを用いた素子を作製した。なお発光層には、[化67]で示される600nm付近の橙色発光を示すIr(pq)acacを使用した。

Figure 2022115839000073
また正孔注入層には正孔注入性を向上させ、ITO界面の膜質改善の目的で[化11]および[化12]記載のPTPD-1:PPBIを、正孔輸送層には[化16]記載のα-NPDを成膜した。電子注入性向上のためにリチウム錯体(Liq)を使用し、陰極にはAlを使用した。 Example 2
Devices were fabricated using 4iq-Bphen, 6q-Bphen and 3q-Bphen as a comparative example. For the light-emitting layer, Ir(pq) 2 acac that emits orange light around 600 nm represented by [Chem. 67] was used.
Figure 2022115839000073
For the hole injection layer, PTPD-1:PPBI described in [Chem. 11] and [Chem. ] to form a film of α-NPD described above. A lithium complex (Liq) was used to improve electron injection properties, and Al was used for the cathode.

作製した素子構造は以下の通りである。
ITO(100nm)(陽極)/PTPD-1:PPBI(20nm)(正孔注入層)/α-NPD(20nm)(正孔輸送層)/ α‐NPD:4iq‐Bphen若しくは6q‐Bphenまたは3q‐Bphen(1:1),3 wt.% Ir(pq)acac (40nm)(発光層) /NBPhen(50 nm)(電子輸送層)/NBPhen:20 wt.%Liq(20 nm)(電子輸送層)/Liq(1nm)(電子注入層)/Al(80nm)(陰極)
作製した素子の例を図9に、
4iq‐Bphen、6q‐Bphen、3q‐BphenにNBphenを加えたそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図10に、
電流密度‐電圧特性を図11に、
輝度‐電圧特性を図12に、
電力効率‐輝度特性を図13に、
外部量子効率‐輝度特性を図14に、
駆動寿命(半減寿命)測定を図15に示す。
表6にデバイス測定結果のまとめを示す。
The fabricated element structure is as follows.
ITO (100 nm) (anode)/PTPD-1:PPBI (20 nm) (hole injection layer)/α-NPD (20 nm) (hole transport layer)/α-NPD: 4iq-Bphen or 6q-Bphen or 3q- Bphen (1:1), 3 wt. % Ir(pq) 2 acac (40 nm) (light emitting layer)/NBPhen (50 nm) (electron transport layer)/NBPhen: 20 wt. % Liq (20 nm) (electron transport layer)/Liq (1 nm) (electron injection layer)/Al (80 nm) (cathode)
An example of the fabricated device is shown in FIG.
FIG. 10 shows EL spectra showing light emission from devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and NBphen added to 3q-Bphen.
The current density-voltage characteristics are shown in FIG.
The luminance-voltage characteristics are shown in FIG.
Power efficiency-luminance characteristics are shown in FIG.
External quantum efficiency-luminance characteristics are shown in FIG.
FIG. 15 shows the drive life (half life) measurement.
Table 6 shows a summary of device measurement results.

Figure 2022115839000074
Figure 2022115839000074

表中、Vonは、1cdm-時の電圧を示す。V1000は、1000cdm-時の電圧を示す。EQE1000は、1000cdm-時の外部量子効率を示す。PE1000は、1000cdm-時の電力効率を示す。LT50は、一定電流密度(25mAm-2)時の50%輝度減衰時間を示す。LT50(@1000cdm-)は、1000cdm-時の50%輝度減衰時間を示す。 In the table, Von indicates the voltage at 1 cdm - 2 . V 1000 indicates the voltage at 1000 cdm@ -2 . EQE 1000 indicates an external quantum efficiency of 1000 cdm@ -2 . PE 1000 exhibits a power efficiency of 1000 cdm@ -2 hours. LT 50 indicates the 50% luminance decay time at constant current density (25 mAm −2 ). LT 50 (@1000 cdm- 2 ) indicates the 50% luminance decay time at 1000 cdm- 2 .

実施例3
4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび比較例の3q‐Bphenを用いた素子を作製した。なお発光層には、[化30]で示される670nm付近の深赤色発光を示す(DPQ)Ir(dpm)を使用した。
実施例2と同様に正孔注入層には正孔注入性を向上させ、ITO界面の膜質改善の目的で[化11]および[化12]記載のPTPD-1:PPBIを、正孔輸送層には[化16]記載のα-NPDを成膜した。電子注入性向上のためにリチウム錯体(Liq)を使用し、陰極にはAlを使用した。
Example 3
Devices were fabricated using 4iq-Bphen, 6q-Bphen and 3q-Bphen as a comparative example. For the light-emitting layer, (DPQ) 2 Ir (dpm), which emits deep red light around 670 nm, represented by [Chemical 30] was used.
As in Example 2, PTPD-1:PPBI described in [Chem. 11] and [Chem. A film of α-NPD described in [Chemical 16] was formed. A lithium complex (Liq) was used to improve electron injection properties, and Al was used for the cathode.

作製した素子構造は以下の通りである。
ITO(130nm)(陽極)/PTPD-1:PPBI(20nm)(正孔注入層)/α-NPD(20nm)(正孔輸送層)/α-NPD:4iq‐Bphen若しくは6q‐Bphenまたは3q‐Bphen(1:1)、1wt.%(DPQ)Ir(dpm)(40nm)(発光層)/4iq‐Bphen若しくは6q‐Bphenまたは3q‐Bphen(50nm)(電子輸送層)/4iq‐Bphen若しくは6q‐Bphenまたは3q‐Bphen、20wt.% Liq(20nm)(電子注入性を向上させた電子輸送層)/Liq(1nm)(電子注入層)/Al(80nm)(陰極)
作製した素子の4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび3q‐Bphenのそれぞれの素子上でのエネルギーダイアグラムを図16に、
4iq‐Bphen、6q‐Bphen、および3q‐Bphenをそれぞれ用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図17に、
電流密度‐電圧特性を図18に、
輝度‐電圧特性を図19に、
外部量子効率‐輝度特性を図20に、
駆動寿命(半減寿命)測定を図21に示す。
表7にデバイス測定結果のまとめを示す。
The fabricated element structure is as follows.
ITO (130 nm) (anode) / PTPD-1: PPBI (20 nm) (hole injection layer) / α-NPD (20 nm) (hole transport layer) / α-NPD: 4iq-Bphen or 6q-Bphen or 3q- Bphen (1:1), 1 wt. %(DPQ) 2Ir (dpm) (40 nm) (light emitting layer)/4iq-Bphen or 6q-Bphen or 3q-Bphen (50 nm) (electron transport layer)/4iq-Bphen or 6q-Bphen or 3q-Bphen, 20wt .% Liq (20 nm) (electron transport layer with improved electron injection properties)/Liq (1 nm) (electron injection layer)/Al (80 nm) (cathode)
FIG. 16 shows the energy diagrams on the 4iq-Bphen, 6q-Bphen and 3q-Bphen elements of the fabricated elements.
FIG. 17 shows EL spectra showing emission from devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen, respectively.
The current density-voltage characteristics are shown in FIG.
The luminance-voltage characteristics are shown in FIG.
External quantum efficiency-luminance characteristics are shown in FIG.
FIG. 21 shows the drive life (half life) measurement.
Table 7 shows a summary of device measurement results.

Figure 2022115839000075
Figure 2022115839000075

表7の結果よりわかるように、実施例3作製の素子構成において本出願の4iq‐Bphenおよび6q‐Bphenを用いた素子の寿命が、3q‐Bphenを用いた素子に比べてそれぞれ67倍および87倍ということから、本出願の4iq‐Bphenおよび6q‐Bphenは深赤色材料を極めて効率よく発光させる材料であることがわかった。 As can be seen from the results in Table 7, the lifetimes of the elements using 4iq-Bphen and 6q-Bphen of the present application in the element configuration fabricated in Example 3 are 67 times longer and 87 times longer than the element using 3q-Bphen. From this fact, it was found that 4iq-Bphen and 6q-Bphen of the present application are materials that allow deep red materials to emit light very efficiently.

実施例4
4iq‐Bphenと、6q‐Bphenとを用いた素子を作製した。
なおここでの比較化合物としては、3q‐Bphenの代わりに、山形大学と本出願人が共同で出願した特許第6580613号公報記載の[化68]で表される4DBT46TRZを使用した。また電子輸送層と電子注入層にはNBPhenを使用した。

Figure 2022115839000076
Example 4
A device using 4iq-Bphen and 6q-Bphen was produced.
As a comparative compound here, instead of 3q-Bphen, 4DBT46TRZ represented by [Chemical 68] described in Japanese Patent No. 6580613 jointly filed by Yamagata University and the present applicant was used. NBPhen was used for the electron transport layer and the electron injection layer.
Figure 2022115839000076

作製した素子構造は以下の通りである。
ITO(130nm)(陽極)/PTPD-1:PPBI(20nm)(正孔注入層)/α-NPD(20nm)(正孔輸送層)/α-NPD:4iq‐Bphen若しくは6q‐Bphenまたは4DBT46TRZ(1:1)、1wt.%(DPQ)Ir(dpm)(40nm)(発光層)/NBPhen(50nm)(電子輸送層)/NBPhen、20wt.% Liq(20nm)(電子注入性を向上させた電子輸送層)/Liq(1nm)(電子注入層)/Al(80nm)(陰極)
作製した素子の4iq‐Bphen、6q‐Bphen、および4DBT46TRZをそれぞれ用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図22に、
電流密度‐電圧特性を図23に、
輝度‐電圧特性を図24に、
外部量子効率‐輝度特性を図25に、
駆動寿命(半減寿命)測定を図26に示す。
表8にデバイス測定結果のまとめを示す。
The fabricated element structure is as follows.
ITO (130 nm) (anode) / PTPD-1: PPBI (20 nm) (hole injection layer) / α-NPD (20 nm) (hole transport layer) / α-NPD: 4iq-Bphen or 6q-Bphen or 4DBT46TRZ ( 1:1), 1 wt. % (DPQ) 2 Ir (dpm) (40 nm) (light-emitting layer)/NBPhen (50 nm) (electron-transporting layer)/NBPhen, 20 wt.% Liq (20 nm) (electron-transporting layer with improved electron injection properties)/Liq (1 nm) (electron injection layer)/Al (80 nm) (cathode)
FIG. 22 shows EL spectra showing light emission from devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 4DBT46TRZ of the fabricated devices.
The current density-voltage characteristics are shown in FIG.
The luminance-voltage characteristics are shown in FIG.
External quantum efficiency-luminance characteristics are shown in FIG.
FIG. 26 shows the drive life (half life) measurement.
Table 8 shows a summary of the device measurement results.

Figure 2022115839000077
Figure 2022115839000077

本実施例4で作製した素子の作製条件は、4DBT46TRZを効率良く発光層で機能させるのに適したものである。6q‐Bphenについては、素子条件が最適化されていないため4DBT46TRZに比べて寿命の低下が発生したものの4iq‐Bphenについては、素子構成を最適化することなく使用した場合でも、4DBT46TRZを用いた場合よりも1.6倍の長寿命化を達成することができた。 The manufacturing conditions for the device manufactured in Example 4 are suitable for allowing 4DBT46TRZ to function efficiently in the light-emitting layer. As for 6q-Bphen, since the device conditions were not optimized, the lifetime was lower than that of 4DBT46TRZ. 1.6 times longer life was achieved.

1 基板
2 陽極(ITO)
3 発光層
4 陰極
5 正孔(ホール)輸送層
6 電子輸送層
7 正孔(ホール)注入層
8 電子注入層
9 正孔(ホール)ブロック層
1 substrate 2 anode (ITO)
3 light emitting layer 4 cathode 5 hole transport layer 6 electron transport layer 7 hole injection layer 8 electron injection layer 9 hole blocking layer

Claims (8)

下記一般式〔1〕
Figure 2022115839000078
〔式中、Rは水素またはメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基およびイソプロピル基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示された1,10‐フェナントロリン化合物類を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
the following general formula [1]
Figure 2022115839000078
[In the formula, R 1 is hydrogen or a group independently selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group and an isopropyl group. ]
An organic electroluminescence device containing 1,10-phenanthroline compounds represented by
下記一般式〔2〕
Figure 2022115839000079
〔式中、Rは水素またはメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基およびイソプロピル基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示された1,10‐フェナントロリン化合物類を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
the following general formula [2]
Figure 2022115839000079
[In the formula, R 2 is hydrogen or a group independently selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group and an isopropyl group. ]
An organic electroluminescence device containing 1,10-phenanthroline compounds represented by
請求項1記載の1,10‐フェナントロリン化合物類を電子輸送層及び/又は発光層に用いた有機エレクトロルミネッセンス素子。 An organic electroluminescence device using the 1,10-phenanthroline compounds according to claim 1 in an electron-transporting layer and/or a light-emitting layer. 請求項2記載の1,10‐フェナントロリン化合物類を電子輸送層及び/又は発光層に用いた有機エレクトロルミネッセンス素子。 3. An organic electroluminescence device using the 1,10-phenanthroline compounds according to claim 2 in an electron-transporting layer and/or a light-emitting layer. 請求項3記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた有機エレクトロルミネッセンス照明。 An organic electroluminescence lighting device using the organic electroluminescence device according to claim 3 . 請求項4記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた有機エレクトロルミネッセンス照明。 An organic electroluminescence lighting device using the organic electroluminescence device according to claim 4 . 請求項3記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた深赤色有機エレクトロルミネッセンス照明。 A deep red organic electroluminescence illumination using the organic electroluminescence device according to claim 3 . 請求項4記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた深赤色有機エレクトロルミネッセンス照明。 A deep red organic electroluminescence illumination using the organic electroluminescence device according to claim 4 .
JP2022010758A 2021-01-28 2022-01-27 Organic electroluminescence element and organic electroluminescence lighting using novel 1,10-phenanthroline compound Pending JP2022115839A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021012472 2021-01-28
JP2021012472 2021-01-28
JP2021135852 2021-08-23
JP2021135852 2021-08-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022115839A true JP2022115839A (en) 2022-08-09

Family

ID=82747662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022010758A Pending JP2022115839A (en) 2021-01-28 2022-01-27 Organic electroluminescence element and organic electroluminescence lighting using novel 1,10-phenanthroline compound

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022115839A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI429650B (en) Organic electroluminescent elements
EP1783133B1 (en) Red phosphorescent compound and organic electroluminescent device using the same
JP6357422B2 (en) Organic electroluminescence device
KR101257695B1 (en) Novel compound for organic photoelectric device and organic photoelectric device including the same
JP5399418B2 (en) Organic electroluminescence device
KR101247626B1 (en) Compounds for organic photoelectric device and organic photoelectric device containing the same
EP1775334A1 (en) Organic electroluminescence device
TWI404789B (en) Organic light field light emitting element material and organic electric field light emitting element
TW201245150A (en) Organic electroluminescent element
KR101914338B1 (en) Novel organic compound and materials for organic electroluminescent devices comprising the same and organic electroluminescent devices comprising the same and
JP2006151866A (en) Phenanthroline compound and light-emitting element
KR101732969B1 (en) Phosphine oxide derivative compound and organic electroluminescent device using the same
JP5391427B2 (en) White organic electroluminescent device and method for manufacturing the same
JP4880450B2 (en) Organometallic complex, luminescent solid, organic EL device and organic EL display
KR20090007030A (en) Organic luminescent material and organic light emitting device using the same
KR20150030309A (en) Fluorescent compound and Organic light emitting diode device using the same
KR20120056418A (en) Electron transporting material and Organic electroluminescent display device using the same
KR102004385B1 (en) New compounds and organic light-emitting diode including the same
KR20150066429A (en) Organic Compound and Organic Light Emitting Diode Devices using the same
JP4922696B2 (en) Tetrabenzanthracene derivative and organic electroluminescence device using the same
CN111116673A (en) Red phosphorescent compound and organic electroluminescent device using the same
JP2008288254A (en) Organic el element
KR102509009B1 (en) Boron-based compound and organic light emitting device comprising the same
JP5495606B2 (en) Novel condensed polycyclic compound and organic light emitting device having the same
JP2022115839A (en) Organic electroluminescence element and organic electroluminescence lighting using novel 1,10-phenanthroline compound