JP2023011486A - Compound, and luminous element and color conversion composition that are based thereon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規化合物およびそれを用いた発光素子材料、発光素子、色変換組成物、色変換シート、光源ユニット、表示装置、照明装置に関する。 The present invention relates to novel compounds and light-emitting device materials, light-emitting devices, color-converting compositions, color-converting sheets, light source units, display devices, and lighting devices using the same.
陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が、両極に挟まれた発光層内で再結合することにより発光する有機薄膜発光素子は、薄型化が可能であること、駆動電圧が低いこと、輝度が高いこと、多色発光が可能であることなどの特徴を有する。 An organic thin film light-emitting device that emits light by recombination of electrons injected from the cathode and holes injected from the anode in the light-emitting layer sandwiched between the two electrodes can be made thinner and has a low driving voltage. , high luminance, and the ability to emit light in multiple colors.
有機発光素子を用いた表示素子の更なる高色域化に向けて、発光スペクトルの半値幅の狭い材料の開発が盛んに行われている。かかる技術として、例えば、ホウ素原子と窒素原子などで複数の芳香族環を連結した多環芳香族化合物(例えば、特許文献1~5および非特許文献1参照)などが提案されている。 In order to further increase the color gamut of display devices using organic light-emitting devices, materials with narrow half widths of emission spectra have been actively developed. As such a technique, for example, polycyclic aromatic compounds in which a plurality of aromatic rings are linked by boron atoms and nitrogen atoms (see, for example, Patent Documents 1 to 5 and Non-Patent Document 1) have been proposed.
特許文献1~4および非特許文献1に記載された多環芳香族化合物は、青色~水色発光材料として比較的高い輝度を有するものの、緑色発光材料としては発光波長が不十分であった。また、特許文献5に記載された化合物は、緑色発光を有するものの、その発光効率や耐久性は不十分であった。したがって、本発明は、発光効率が高く耐久性に優れた、緑色発光特性を有する化合物を提供することを目的とする。 The polycyclic aromatic compounds described in Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Document 1 have relatively high luminance as blue to light blue light-emitting materials, but their emission wavelengths are insufficient as green light-emitting materials. In addition, although the compound described in Patent Document 5 emits green light, its luminous efficiency and durability are insufficient. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a compound having green light emission characteristics, which has high luminous efficiency and excellent durability.
本発明は、下記一般式(3)で表される構造を有する化合物である。 The present invention is a compound having a structure represented by the following general formula (3).
上記一般式(3)中、R101~R124は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基またはR101~R124のうち隣接する置換基との間に形成される飽和もしくは不飽和の環である。これらの基は、さらに置換基を有してもよい。 In the above general formula (3), R 101 to R 124 are each independently hydrogen, halogen, cyano group, alkyl group, cycloalkyl group, heterocyclic group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, alkoxy group , an alkylthio group, an arylether group, an arylthioether group, an aryl group, a heteroaryl group, an oxycarbonyl group, a carbamoyl group, an amino group, a nitro group, a silyl group or an adjacent substituent among R 101 to R 124 It is the saturated or unsaturated ring that is formed. These groups may further have a substituent.
L3およびL4は、それぞれ独立して、単結合、O、S、CR125R126またはSiR127R128である。R125~R128は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基であり、これらの基は、さらに置換基を有してもよい。R125とR126またはR127とR128は、単結合または連結基を介して結合していてもよい。ただし、L3とL4は必ず異なる基である。 L3 and L4 are each independently a single bond, O, S, CR125R126 or SiR127R128 . R 125 to R 128 are each independently hydrogen, halogen, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group or heteroaryl group, and these groups may further have a substituent. R 125 and R 126 or R 127 and R 128 may be bonded via a single bond or a linking group. However, L 3 and L 4 are necessarily different groups.
本発明の化合物は、発光効率が高く耐久性に優れた、緑色発光特性を有する。本発明の化合物により、発光効率が高く耐久性に優れた、緑色発光特性を有する発光素子材料、発光素子、色変換組成物および色変換シートを提供することができる。 The compound of the present invention has green emission characteristics with high luminous efficiency and excellent durability. The compound of the present invention can provide a light-emitting device material, a light-emitting device, a color conversion composition, and a color conversion sheet having green emission characteristics with high luminous efficiency and excellent durability.
以下に、本発明の内容について詳細に説明する。本発明は、以下に記載する実施態様や具体例に限定されるものではない。 The contents of the present invention will be described in detail below. The present invention is not limited to the embodiments and specific examples described below.
本発明の化合物は、下記一般式(3)で表される構造を有する。下記一般式(3)で表される構造を有する化合物は、特定の位置に非対称なL3またはL4で表される架橋構造を有しており、強固で平面性の高い骨格であり、高い蛍光量子収率を示す。蛍光量子収率は、発光効率の指標であり、蛍光量子収率が高いほど、発光効率が高いことを表す。さらに、架橋構造L3およびL4を有することによりπ共役系が拡張し、発光波長が長波長化する。したがって、一般式(3)で表される構造を有する化合物は、優れた緑色発光特性を有する。また、架橋構造L3とL4が異なることにより分子構造が非対称となることから、分子間相互作用を抑えることができ、分子間相互作用に起因する発光効率や耐久性の低下を抑制して、発光効率および耐久性を向上させることができる。 The compound of the present invention has a structure represented by the following general formula (3). A compound having a structure represented by the following general formula (3) has an asymmetric crosslinked structure represented by L 3 or L 4 at a specific position, has a strong and highly planar skeleton, and has a high Fluorescence quantum yield is shown. The fluorescence quantum yield is an index of luminous efficiency, and the higher the fluorescence quantum yield, the higher the luminous efficiency. Furthermore, the presence of the crosslinked structures L3 and L4 expands the π - conjugated system and lengthens the emission wavelength. Therefore, the compound having the structure represented by general formula (3) has excellent green light emission properties. In addition, since the molecular structure is asymmetric due to the difference in the cross - linking structures L3 and L4 , intermolecular interactions can be suppressed, suppressing deterioration in luminous efficiency and durability caused by intermolecular interactions. , the luminous efficiency and durability can be improved.
上記一般式(3)中、R101~R124は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基またはR101~R124のうち隣接する置換基との間に形成される飽和もしくは不飽和の環である。これらの基は、さらに置換基を有してもよい。 In the above general formula (3), R 101 to R 124 are each independently hydrogen, halogen, cyano group, alkyl group, cycloalkyl group, heterocyclic group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, alkoxy group , an alkylthio group, an arylether group, an arylthioether group, an aryl group, a heteroaryl group, an oxycarbonyl group, a carbamoyl group, an amino group, a nitro group, a silyl group or an adjacent substituent among R 101 to R 124 It is the saturated or unsaturated ring that is formed. These groups may further have a substituent.
L3およびL4は、それぞれ独立して、単結合、O、S、CR125R126またはSiR127R128である。R125~R128は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基であり、これらの基は、さらに置換基を有してもよい。R125とR126またはR127とR128は、単結合または連結基を介して結合していてもよい。ただし、L3とL4は必ず異なる基である。 L3 and L4 are each independently a single bond, O, S, CR125R126 or SiR127R128 . R 125 to R 128 are each independently hydrogen, halogen, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group or heteroaryl group, and these groups may further have a substituent. R 125 and R 126 or R 127 and R 128 may be bonded via a single bond or a linking group. However, L 3 and L 4 are necessarily different groups.
本明細書の以下の説明の全てにおいて、化合物の分子内に存在する水素原子の同位体種は特に限定されず、例えば、分子内の水素原子がすべて1Hであってもよいし、一部または全部が2H(デューテリウムD)であってもよい。 In all of the following descriptions of this specification, the isotopic species of hydrogen atoms present in the molecule of the compound is not particularly limited. Or all may be 2 H (deuterium D).
本明細書の以下の説明の全てにおいて、「置換もしくは無置換の」という場合における「無置換」とは、水素原子または重水素原子が結合したことを意味する。 In all of the descriptions herein below, "unsubstituted" when referring to "substituted or unsubstituted" means that a hydrogen atom or deuterium atom is attached.
以下に記載するハロゲンおよび各基の説明は、本明細書の以下の説明の全てにおいて共通する。 Descriptions of halogens and each group described below are common to all of the descriptions below in this specification.
ハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を示す。 Halogen denotes fluorine, chlorine, bromine or iodine.
シアノ基とは、構造が-C≡Nで表される基である。ここで他の基と結合するのは炭素原子である。 A cyano group is a group whose structure is represented by -C≡N. It is the carbon atom that is bonded to the other group here.
アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基の炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、好ましくは、1以上20以下、より好ましくは、1以上8以下の範囲である。ここでいう炭素数とは、アルキル基に結合した置換基に含まれる炭素数も含み、炭素数を規定している他の置換基もこれと同様である。 The alkyl group is, for example, a saturated aliphatic hydrocarbon group such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, which is a substituent may or may not have The number of carbon atoms in the alkyl group is not particularly limited, but is preferably from 1 to 20, more preferably from 1 to 8, from the viewpoint of availability and cost. The number of carbon atoms as used herein includes the number of carbon atoms contained in the substituents bonded to the alkyl group, and the same applies to other substituents defining the number of carbon atoms.
シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。環形成炭素数は特に限定されないが、好ましくは、3以上20以下の範囲である。 A cycloalkyl group is, for example, a saturated alicyclic hydrocarbon group such as a cyclopropyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group, which may or may not have a substituent. The number of ring-forming carbon atoms is not particularly limited, but is preferably in the range of 3 or more and 20 or less.
複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。環形成原子数は特に限定されないが、好ましくは、3以上20以下の範囲である。 A heterocyclic group is, for example, a pyran ring, a piperidine ring, an aliphatic ring having a non-carbon atom in the ring such as a cyclic amide, which may or may not have a substituent. . Although the number of ring-forming atoms is not particularly limited, it is preferably in the range of 3 or more and 20 or less.
アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、2以上20以下の範囲である。 The alkenyl group is, for example, an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a double bond such as a vinyl group, an allyl group, a butadienyl group, etc., which may or may not have a substituent. Although the number of carbon atoms in the alkenyl group is not particularly limited, it is preferably in the range of 2 or more and 20 or less.
シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。環形成炭素数は特に限定されないが、好ましくは、3以上20以下の範囲である。 A cycloalkenyl group is an unsaturated alicyclic hydrocarbon group containing a double bond such as, for example, a cyclopentenyl group, a cyclopentadienyl group, a cyclohexenyl group, which may or may not have a substituent. You don't have to. The number of ring-forming carbon atoms is not particularly limited, but is preferably in the range of 3 or more and 20 or less.
アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、2以上20以下の範囲である。 An alkynyl group is, for example, an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a triple bond such as an ethynyl group, which may or may not have a substituent. Although the number of carbon atoms in the alkynyl group is not particularly limited, it is preferably in the range of 2 or more and 20 or less.
アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのエーテル結合を介して脂肪族炭化水素基が結合した官能基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、1以上20以下の範囲である。 An alkoxy group is, for example, a functional group in which an aliphatic hydrocarbon group is bonded via an ether bond such as a methoxy group, an ethoxy group, or a propoxy group, which may or may not have a substituent. good too. Although the number of carbon atoms in the alkoxy group is not particularly limited, it is preferably in the range of 1 or more and 20 or less.
アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、1以上20以下の範囲である。 An alkylthio group is an alkoxy group in which the oxygen atom of the ether bond is substituted with a sulfur atom. The hydrocarbon group of the alkylthio group may or may not have a substituent. Although the number of carbon atoms in the alkylthio group is not particularly limited, it is preferably in the range of 1 or more and 20 or less.
アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基など、エーテル結合を介して芳香族炭化水素基が結合した基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の環形成炭素数は特に限定されないが、好ましくは、6以上40以下の範囲である。 An aryl ether group is, for example, a group in which an aromatic hydrocarbon group is bonded via an ether bond, such as a phenoxy group, which may or may not have a substituent. Although the number of ring-forming carbon atoms in the aryl ether group is not particularly limited, it is preferably in the range of 6 or more and 40 or less.
アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。これは置換基を有していても有していなくてもよい。アリールチオエーテル基の環形成炭素数は特に限定されないが、好ましくは、6以上40以下の範囲である。 An arylthioether group is an arylether group in which the oxygen atom of the ether bond is substituted with a sulfur atom. It may or may not have a substituent. Although the number of ring-forming carbon atoms in the arylthioether group is not particularly limited, it is preferably in the range of 6 or more and 40 or less.
アリール基とは、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基、ベンゾフェナントリル基、ベンゾアントラセニル基、クリセニル基、ピレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ベンゾフルオランテニル基、ジベンゾアントラセニル基、ペリレニル基、ヘリセニル基などの芳香族炭化水素基を示す。これは置換基を有していても有していなくてもよい。これらの中でも、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基、ピレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基が好ましい。環形成炭素数は特に限定されないが、好ましくは、6以上40以下、より好ましくは、6以上30以下の範囲である。 An aryl group includes, for example, a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthyl group, a fluorenyl group, a benzofluorenyl group, a dibenzofluorenyl group, a phenanthryl group, anthracenyl group, a benzophenanthryl group, and a benzoanthracene. It represents an aromatic hydrocarbon group such as a nyl group, a chrysenyl group, a pyrenyl group, a fluoranthenyl group, a triphenylenyl group, a benzofluoranthenyl group, a dibenzoanthracenyl group, a perylenyl group, and a helicenyl group. It may or may not have a substituent. Among these, phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, naphthyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, anthracenyl group, pyrenyl group, fluoranthenyl group and triphenylenyl group are preferred. The number of ring-forming carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 6 or more and 40 or less, more preferably 6 or more and 30 or less.
また、置換のフェニル基においては、そのフェニル基中の隣接する2つの炭素原子上に各々置換基がある場合、それらの置換基同士で環構造を形成していてもよい。その結果としてできた基は、その構造に応じて、「置換のフェニル基」、「2つ以上の環が縮環した構造を有するアリール基」、「2つ以上の環が縮環した構造を有するヘテロアリール基」のいずれか1つ以上に該当しうる。 Moreover, in the substituted phenyl group, when there are substituents on two adjacent carbon atoms in the phenyl group, the substituents may form a ring structure. The resulting group, depending on its structure, is a "substituted phenyl group", an "aryl group having a structure in which two or more rings are condensed", or a "structure in which two or more rings are condensed." any one or more of "heteroaryl group having".
ヘテロアリール基とは、例えば、ピリジル基、フラニル基、チオフェニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ピラジニル基、ピリミジル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、ナフチリジニル基、シンノリニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、カルボリニル基、インドロカルバゾリル基、ベンゾフロカルバゾリル基、ベンゾチエノカルバゾリル基、ジヒドロインデノカルバゾリル基、ベンゾキノリニル基、アクリジニル基、ジベンゾアクリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、イミダゾピリジル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フェナントロリニル基などの、炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する環状芳香族基を示す。ただし、ナフチリジニル基とは、1,5-ナフチリジニル基、1,6-ナフチリジニル基、1,7-ナフチリジニル基、1,8-ナフチリジニル基、2,6-ナフチリジニル基、2,7-ナフチリジニル基のいずれかを示す。ヘテロアリール基は置換基を有していても有していなくてもよい。環形成原子数は特に限定されないが、好ましくは、3以上40以下、より好ましくは、3以上30以下の範囲である。 The heteroaryl group includes, for example, pyridyl group, furanyl group, thiophenyl group, quinolinyl group, isoquinolinyl group, pyrazinyl group, pyrimidyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, napthyridinyl group, cinnolinyl group, phthalazinyl group, quinoxalinyl group, quinazolinyl group, benzofuranyl group, benzothiophenyl group, indolyl group, dibenzofuranyl group, dibenzothiophenyl group, carbazolyl group, benzocarbazolyl group, carbolinyl group, indolocarbazolyl group, benzoflocarbazolyl group, benzothienocarba non-carbon groups such as zolyl, dihydroindenocarbazolyl, benzoquinolinyl, acridinyl, dibenzoacridinyl, benzimidazolyl, imidazopyridyl, benzoxazolyl, benzothiazolyl, phenanthrolinyl represents a cyclic aromatic group having one or more atoms in the ring. However, the naphthyridinyl group is any of a 1,5-naphthyridinyl group, a 1,6-naphthyridinyl group, a 1,7-naphthyridinyl group, a 1,8-naphthyridinyl group, a 2,6-naphthyridinyl group and a 2,7-naphthyridinyl group. or A heteroaryl group may or may not have a substituent. The number of ring-forming atoms is not particularly limited, but is preferably 3 or more and 40 or less, more preferably 3 or more and 30 or less.
アミノ基とは、置換もしくは無置換のアミノ基である。アミノ基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、2以上50以下、より好ましくは6以上40以下、特に好ましくは6以上30以下の範囲である。 An amino group is a substituted or unsubstituted amino group. The number of carbon atoms in the amino group is not particularly limited, but is preferably 2 or more and 50 or less, more preferably 6 or more and 40 or less, and particularly preferably 6 or more and 30 or less.
シリル基とは、置換もしくは無置換のケイ素原子が結合した官能基を示し、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基などのアルキルシリル基や、フェニルジメチルシリル基、tert-ブチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基、トリナフチルシリル基などのアリールシリル基を示す。シリル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、1以上30以下の範囲である。 A silyl group is a functional group to which a substituted or unsubstituted silicon atom is bonded, and examples thereof include alkylsilyl groups such as trimethylsilyl group, triethylsilyl group, tert-butyldimethylsilyl group, propyldimethylsilyl group and vinyldimethylsilyl group. and arylsilyl groups such as a phenyldimethylsilyl group, a tert-butyldiphenylsilyl group, a triphenylsilyl group and a trinaphthylsilyl group. Although the number of carbon atoms in the silyl group is not particularly limited, it is preferably in the range of 1 or more and 30 or less.
また、オキシカルボニル基、カルバモイル基は、置換基を有していても有していなくてもよい。ここで、置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等が挙げられ、これらの置換基は、さらに置換されてもよい。 Moreover, an oxycarbonyl group and a carbamoyl group may or may not have a substituent. Here, examples of substituents include alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, heteroaryl groups, and the like, and these substituents may be further substituted.
また、上記の全ての基において、置換される場合における置換基としては、ハロゲン、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基などが挙げられる。さらには、各置換基の説明において好ましいとする具体的な置換基が好ましい。また、これらの置換基は、さらに上述の置換基により置換されていてもよい。 In all the above groups, the substituents when substituted include halogen, cyano group, alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, alkylthio group, aryl ether group , arylthioether group, aryl group, heterocyclic group, heteroaryl group, oxycarbonyl group, carbamoyl group, amino group, nitro group, silyl group and the like. Furthermore, specific substituents that are preferred in the description of each substituent are preferred. In addition, these substituents may be further substituted with the above substituents.
R101~R124が水素以外である場合、発光波長の微調整が可能であるという観点からは、フッ素、シアノ基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基が好ましい。適度な立体障害により分子間の相互作用を抑え、蛍光量子収率の低下を抑制する観点からは、アルキル基、シクロアルキル基が好ましい。これらの中でも、アルキル基、アリール基がより好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert-ブチル基が好ましく、メチル基、tert-ブチル基がより好ましい。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基が好ましく、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。 When R 101 to R 124 are other than hydrogen, fluorine, a cyano group, an aryl group, a heteroaryl group, and an amino group are preferable from the viewpoint of fine adjustment of the emission wavelength. An alkyl group and a cycloalkyl group are preferable from the viewpoint of suppressing intermolecular interaction due to moderate steric hindrance and suppressing a decrease in fluorescence quantum yield. Among these, an alkyl group and an aryl group are more preferable. The alkyl group is preferably a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group or a tert-butyl group, more preferably a methyl group or a tert-butyl group. The aryl group is preferably a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a fluorenyl group, anthracenyl group, a phenanthryl group, or a pyrenyl group, more preferably a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, or a fluorenyl group, and a phenyl group. More preferred.
一般式(3)で表される構造を有する化合物は、架橋構造L3およびL4を有しない化合物に比べて、高い蛍光量子収率を有し、緑色有機EL発光素子のアシストドーパント材料や緑色ドーパント材料として有用な化合物である。これは以下のように説明できる。下記式(3-1)で表される化合物は青色発光することが知られているが、環e、環f、環g、ホウ素原子および窒素原子から構成される部分構造の面に対し、窒素の置換基である環hおよび環iは同一平面とはならず、ねじれを有している。このため、環hや環iまでHOMO軌道やLUMO軌道はほとんど拡張されない。これに対して、架橋構造L3およびL4を有する場合、下記式(3-2)で示すように環e、環f、環g、ホウ素原子、および窒素原子から構成される部分構造の面と、窒素の置換基である環hおよび環iは、ほぼ同一平面となるため、HOMO軌道やLUMO軌道が環hや環iまで拡張される。すなわち、共役系が拡張されることになるため、HOMO準位とLUMO準位のエネルギーギャップが小さくなり、発光が長波長化する。また、架橋構造L3およびL4の導入により、式(3-1)で表される化合物における窒素原子の置換基である環hおよび環iの振動や回転運動を抑えることができるため、蛍光量子収率が向上する。架橋構造L3およびL4によるかかる効果は、L3のみを有する化合物や、L4のみを有する化合物に対してより大きくなることから、さらに顕著に奏される。 A compound having a structure represented by the general formula ( 3 ) has a higher fluorescence quantum yield than a compound having no crosslinked structures L3 and L4 , and is an assist dopant material for a green organic EL light-emitting device or a green It is a compound useful as a dopant material. This can be explained as follows. The compound represented by the following formula (3-1) is known to emit blue light. Ring h and ring i, which are substituents of , are not coplanar and have a twist. Therefore, HOMO orbitals and LUMO orbitals are hardly extended to ring h and ring i. On the other hand, when having the crosslinked structures L 3 and L 4 , the surface of the partial structure composed of ring e, ring f, ring g, boron atoms, and nitrogen atoms as shown in the following formula (3-2) Then, ring h and ring i, which are substituents of nitrogen, are almost coplanar, so the HOMO orbital and LUMO orbital are extended to ring h and ring i. That is, since the conjugated system is extended, the energy gap between the HOMO level and the LUMO level becomes smaller, and the emission wavelength becomes longer. In addition, the introduction of the crosslinked structures L 3 and L 4 can suppress the vibration and rotational motion of the rings h and i, which are the substituents of the nitrogen atoms in the compound represented by the formula (3-1). Quantum yield is improved. Such effects of the crosslinked structures L3 and L4 are more pronounced for compounds having only L3 and compounds having only L4 .
また、式(3-1)で表される化合物は、最低一重項励起状態(S1状態)と、最低三重項励起状態(T1状態)のエネルギー差(ΔEST)が小さく、遅延蛍光を放出することが知られている。通常、一般的な有機化合物のT1状態は、室温では無輻射、すなわち光を放出することなく失活する。しかし、ΔESTが小さい化合物は、室温程度の熱エネルギーであっても、励起により生じたT1状態からS1状態に変換され、遅延蛍光を放出する。一般的な有機化合物は、T1状態は室温環境下において熱失活し発光には寄与しないため、この性質は有機EL素子の高効率化においては非常に重要な性質である。有機EL素子においては、電流励起により、発光材料のS1状態とT1状態がそれぞれ25%と75%の割合で生成する。単純な蛍光のみを放出する化合物であれば、25%のS1状態しか利用できないことになる。一方、ΔESTが小さい化合物は、電流励起で生成した75%のT1状態をS1状態へ変換することができ、変換されたS1状態も含めてほぼ100%のS1状態からの蛍光発光が利用できるため、単純な蛍光発光材料を用いる場合よりも発光効率が飛躍的に向上する。 In addition, the compound represented by formula (3-1) has a small energy difference (ΔEST) between the lowest singlet excited state (S1 state) and the lowest triplet excited state (T1 state), and emits delayed fluorescence. It has been known. Generally, the T1 state of common organic compounds is deactivated at room temperature without radiation, that is, without emitting light. However, a compound with a small ΔEST is converted from the T1 state generated by excitation to the S1 state even with thermal energy of about room temperature, and emits delayed fluorescence. In general organic compounds, the T1 state is thermally deactivated at room temperature and does not contribute to light emission, so this property is very important in improving the efficiency of organic EL devices. In an organic EL device, current excitation generates the S1 state and the T1 state of the light-emitting material in proportions of 25% and 75%, respectively. A compound that emits only simple fluorescence would have only 25% S1 states available. On the other hand, a compound with a small ΔEST can convert 75% of the T1 state generated by current excitation to the S1 state, and almost 100% of the fluorescence emission from the S1 state, including the converted S1 state, can be used. , the luminous efficiency is dramatically improved compared to the case of using a simple fluorescent light-emitting material.
一般式(3)で表される構造を有する化合物は、L3とL4が異なる基であることを特徴とする。架橋構造L3とL4が異なる基であれば、L3とL4が同じ基である場合に比べ、対称性を抑制し、分子間力を弱めて結晶性を低減させることができる。その結果、溶媒への溶解性が向上し、容易にカラム精製や再結晶精製により高純度が達成できるとともに、蒸着温度も低くすることできるため、長時間の真空蒸着プロセスにも耐えうる耐熱性が得られる。また、対称性を抑制し、分子間相互作用を弱めることができることから、分子間相互作用による蛍光量子収率や耐久性の低下を抑制して、発光効率および耐久性を向上させることができる。 The compound having the structure represented by general formula (3) is characterized in that L 3 and L 4 are different groups. If the crosslinked structures L 3 and L 4 are different groups, the symmetry can be suppressed, the intermolecular force can be weakened, and the crystallinity can be reduced compared to the case where L 3 and L 4 are the same group. As a result, the solubility in solvents is improved, high purity can be easily achieved by column purification and recrystallization purification, and the deposition temperature can be lowered, so it has heat resistance that can withstand long-term vacuum deposition processes. can get. In addition, since the symmetry can be suppressed and the intermolecular interaction can be weakened, the decrease in fluorescence quantum yield and durability due to the intermolecular interaction can be suppressed, and the luminous efficiency and durability can be improved.
ここで、L3およびL4がCR125R126である場合、すなわち、L3およびL4がどちらもメチレン基による架橋であっても、L3におけるR125とR126の組み合わせと、L4におけるR125とR126の組み合わせが異なっていれば、L3とL4は異なる連結基とみなす。例えば、L3におけるR125とR126がどちらもメチル基で、L4におけるR125とR126がどちらもフェニル基である場合、L3とL4は異なる連結基である。L3およびL4がSiR127R128である場合、すなわちどちらもケイ素架橋である場合も同様とする。 Here, when L 3 and L 4 are CR 125 R 126 , that is, even if both L 3 and L 4 are bridged by methylene groups, the combination of R 125 and R 126 in L 3 and L 4 If the combinations of R 125 and R 126 in are different, L 3 and L 4 are regarded as different linking groups. For example, when both R 125 and R 126 in L 3 are methyl groups and both R 125 and R 126 in L 4 are phenyl groups, L 3 and L 4 are different linking groups. The same applies when L 3 and L 4 are SiR 127 R 128 , ie both are silicon bridges.
上述したように、一般式(3)で表される構造を有する化合物は、異なる架橋構造L3およびL4を導入することにより、化合物自体の蛍光量子収率や耐久性の向上と、発光素子や色変換シートの発光効率向上や耐久性向上が可能となる。 As described above, the compound having the structure represented by the general formula ( 3 ) can improve the fluorescence quantum yield and durability of the compound itself by introducing different cross - linking structures L3 and L4. It is possible to improve the luminous efficiency and durability of the color conversion sheet.
蒸着温度をより低下させ、さらに耐熱性を向上させるという観点から、蛍光量子収率および耐久性をより向上させるという観点から、L3および/またはL4は、CR125R126、すなわちメチレン基による架橋構造であることが好ましい。架橋構造L3および/またはL4がメチレン基である場合は、式(3-2)で説明した環e、環f、環g、環h、環i、ホウ素原子および窒素原子から構成される部分構造の面に対し、メチレン基の置換基であるR125およびR126が立体的に突き出る形態となり、立体的に嵩高い構造となるため、一般式(3)で表される構造を有する化合物の高い平面性を緩和することができる。この効果により、一般式(3)で表される構造を有する化合物の分子間に働く分子間力を弱め、結晶性を低下させることができる。以上のことから、溶媒への溶解性をより高め、耐熱性をより向上させることができる。また、分子間力起因の分子間相互作用による消光を抑制し、蛍光量子収率をより向上させることができる。L3およびL4がCR125R126であることがより好ましい。 From the viewpoint of further lowering the vapor deposition temperature and further improving the heat resistance, from the viewpoint of further improving the fluorescence quantum yield and durability, L 3 and / or L 4 is CR 125 R 126 , that is, a methylene group A crosslinked structure is preferred. When the bridge structure L 3 and/or L 4 is a methylene group, it is composed of ring e, ring f, ring g, ring h, ring i, boron atom and nitrogen atom described in formula (3-2). The methylene group substituents R 125 and R 126 protrude sterically from the surface of the partial structure, resulting in a sterically bulky structure, so the compound having the structure represented by the general formula (3) high flatness can be relaxed. This effect weakens the intermolecular force acting between the molecules of the compound having the structure represented by the general formula (3), thereby reducing the crystallinity. As described above, the solubility in a solvent can be further increased, and the heat resistance can be further improved. In addition, quenching due to intermolecular interactions caused by intermolecular forces can be suppressed, and the fluorescence quantum yield can be further improved. More preferably, L3 and L4 are CR125R126 .
上述した立体的に嵩高い構造という観点で、R125および/またはR126は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基が好ましく、アルキル基、アリール基がより好ましく、アリール基がさらに好ましい。より立体的に嵩高い構造が得られることから、R125およびR126がアリール基であることが最も好ましい。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基が好ましく、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。また、R125およびR126がアリール基であり、これらのアリール基がさらに単結合または連結基を介して結合していてもよい。この連結基としては、単結合、-O-、-S-が好ましく、単結合がより好ましい。 From the viewpoint of the sterically bulky structure described above, R 125 and / or R 126 is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group, more preferably an alkyl group or an aryl group, and more preferably an aryl group. preferable. It is most preferred that R 125 and R 126 are aryl groups as this results in a more sterically bulky structure. The aryl group is preferably a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a fluorenyl group, anthracenyl group, a phenanthryl group, or a pyrenyl group, more preferably a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, or a fluorenyl group, and a phenyl group. More preferred. Also, R 125 and R 126 are aryl groups, and these aryl groups may be further bonded via a single bond or a linking group. This linking group is preferably a single bond, -O- or -S-, more preferably a single bond.
一般式(3)で表される構造を有する化合物は、緑色有機EL発光素子のアシストドーパント材料や緑色ドーパント材料として有用な化合物である。緑色ドーパント材料としては、一般式(3)で表される構造を有する化合物の蛍光スペクトルにおいて、緑色発光の色純度をより向上させる観点から、ピーク波長は500nm以上550nm以下が好ましく、510nm以上540nm以下がさらに好ましい。ここで、一般式(3)で表される構造を有する化合物の蛍光スペクトルは、トルエンを溶媒とする濃度10-5mol/Lの希釈溶液を用いて、蛍光分光光度計を用いて測定することができる。 A compound having a structure represented by formula (3) is useful as an assist dopant material or a green dopant material for a green organic EL light-emitting device. As the green dopant material, in the fluorescence spectrum of the compound having the structure represented by the general formula (3), the peak wavelength is preferably 500 nm or more and 550 nm or less, and 510 nm or more and 540 nm or less, from the viewpoint of further improving the color purity of the green emission. is more preferred. Here, the fluorescence spectrum of the compound having the structure represented by the general formula (3) is measured using a fluorescence spectrophotometer using a diluted solution with a concentration of 10 −5 mol/L in toluene as a solvent. can be done.
発光波長を前記範囲にするためには、例えば、R101~R124の少なくとも一つが、ハメット則における置換基定数σp値が正の基であるか、電子供与性である置換されたアミノ基であることが好ましい。ここで、「ハメット則における置換基定数σp値」(以下、単に「σp値」と記載する場合がある)は、L.P.ハメットにより提唱されたものであり、パラ置換ベンゼン誘導体の反応速度または平衡に及ぼす置換基の影響を定量化した、置換基毎に定まる反応定数を表す。本発明における「σp値」とは、Hansch, C. et. al.,「Chemical Reviews」、1991年、vol.91、p.165-195に記載のσp値を指す。σp値が正の基は、電子求引性(アクセプター性)を示す傾向がある。 In order to make the emission wavelength within the above range, for example, at least one of R 101 to R 124 is a group having a positive substituent constant σp value in Hammett's rule or an electron-donating substituted amino group. Preferably. Here, the "substituent constant σp value in Hammett's rule" (hereinafter sometimes simply referred to as "σp value") is defined by L. P. It was proposed by Hammett and represents a per-substituent reaction constant that quantifies the effect of a substituent on the reaction rate or equilibrium of para-substituted benzene derivatives. The "σp value" in the present invention is Hansch, C.; et. al. , "Chemical Reviews", 1991, vol. 91, p. 165-195. A group with a positive σp value tends to exhibit electron-withdrawing properties (acceptor properties).
R101~R124の少なくとも一つが電子求引基または置換されたアミノ基である場合、HOMO準位やLUMO準位をシフトさせることができ、結果的にHOMO準位とLUMO準位のエネルギーギャップを調整することができ、発光波長の調整が容易となる。 When at least one of R 101 to R 124 is an electron withdrawing group or a substituted amino group, the HOMO level and LUMO level can be shifted, resulting in an energy gap between the HOMO level and the LUMO level. can be adjusted, and the emission wavelength can be easily adjusted.
特に、一般式(3)におけるホウ素原子のパラ位であるR103、R111および/またはR122が、σp値が正の基、すなわち電子求引基であることが好ましい。これらの位置に電子求引基を導入することにより、HOMO準位を大きくシフトさせることなく、LUMO準位を大きく安定化できる。すなわち、HOMO準位をおおよそ維持しつつ、LUMO準位を深くすることが可能となり、結果的にHOMO準位とLUMO準位のエネルギーギャップが小さくなり、発光が長波長化することにより、高色純度の緑色発光が得られる。発光波長については、架橋構造L3およびL4導入による長波長化の効果も考慮し、ホウ素原子のパラ位に導入する電子求引基の電子求引性を調節することにより、所望の緑色発光を得ることができる。すなわち、R103、R111および/またはR122の少なくとも一つの位置に導入する電子求引基の電子求引性が大きくなればなるほど、LUMO準位の安定化される程度が大きくなり、よりLUMO準位を深くすることが可能となる。したがって、よりエネルギーギャップを小さくし、発光波長をより長波長化することができる。この性質を利用して発光波長の調節が可能となる。また、T1状態からS1状態への変換効率を左右する因子の一つがΔESTであり、このΔESTが小さければ小さいほど、T1状態からS1状態への変換効率が向上するが、R103、R111および/またはR122の少なくとも一つが電子求引基であることにより、ΔESTがより小さくなる。このためT1状態からS1状態への変換効率がより向上し、結果的に一般式(3)で表される構造を有する化合物の蛍光量子収率をより向上させることができる。さらに、一般的には有機発光材料においては、T1状態の寿命はS1状態に比べて長いため、T1状態から直接分解し劣化する過程が存在するが、ΔESTが小さくなり、T1状態からS1状態への変換効率が向上することにより、T1状態から直接分解する過程を抑制することができるため、化合物の耐久性もさらに向上する。電子求引基の導入位置としては、ΔEST低減の効果が大きいことから、R111が好ましい。 In particular, R 103 , R 111 and/or R 122 at the para-position of the boron atom in general formula (3) are preferably groups with a positive σp value, that is, electron-withdrawing groups. By introducing an electron-withdrawing group into these positions, the LUMO level can be greatly stabilized without significantly shifting the HOMO level. That is, it is possible to deepen the LUMO level while roughly maintaining the HOMO level. A pure green emission is obtained. Regarding the emission wavelength, considering the effect of lengthening the wavelength by introducing the crosslinked structures L3 and L4 , the desired green light emission can be obtained by adjusting the electron withdrawing property of the electron withdrawing group introduced at the para - position of the boron atom. can be obtained. That is, the greater the electron-withdrawing property of the electron-withdrawing group introduced at at least one position of R 103 , R 111 and/or R 122 , the greater the degree of stabilization of the LUMO level, and the more LUMO It becomes possible to deepen the level. Therefore, the energy gap can be made smaller and the emission wavelength can be made longer. This property can be used to adjust the emission wavelength. Also, ΔEST is one of the factors that affect the conversion efficiency from the T1 state to the S1 state. /or At least one of R 122 is an electron withdrawing group, resulting in a smaller ΔEST. Therefore, the conversion efficiency from the T1 state to the S1 state is further improved, and as a result, the fluorescence quantum yield of the compound having the structure represented by general formula (3) can be further improved. Furthermore, in general, organic light-emitting materials have a longer lifetime in the T1 state than in the S1 state, so there is a process of direct decomposition and deterioration from the T1 state. By improving the conversion efficiency of , the process of direct decomposition from the T1 state can be suppressed, so that the durability of the compound is further improved. As the introduction position of the electron-withdrawing group, R 111 is preferable because it is highly effective in reducing ΔEST.
ハメット則における置換基定数σp値が正の基としては、フッ素、フッ素置換されたアルキル基、フッ素置換されたシクロアルキル基、フッ素置換されたアリール基、フッ素置換されたヘテロアリール基、シアノ基、シアノ基で置換されたアリール基、シアノ基で置換されたヘテロアリール基または電子受容性窒素含有ヘテロアリール基が好ましい。これらの中でも、フッ素置換されたアルキル基、フッ素置換されたシクロアルキル基、フッ素置換されたアリール基、フッ素置換されたヘテロアリール基、シアノ基で置換されたアリール基、シアノ基で置換されたヘテロアリール基または電子受容性窒素含有ヘテロアリール基がより好ましく、フッ素置換されたアルキル基、フッ素置換されたアリール基、シアノ基で置換されたアリール基、電子受容性窒素含有ヘテロアリール基がさらに好ましく、電子受容性窒素含有ヘテロアリール基が特に好ましい。電子受容性窒素含有ヘテロアリール基を選択することにより、ΔESTがより小さくなり、化合物の蛍光量子収率や、発光素子および色変換シートの発光効率および耐久性をより向上させることができる。 Groups with a positive substituent constant σp value in Hammett's rule include fluorine, fluorine-substituted alkyl groups, fluorine-substituted cycloalkyl groups, fluorine-substituted aryl groups, fluorine-substituted heteroaryl groups, cyano groups, An aryl group substituted with a cyano group, a heteroaryl group substituted with a cyano group, or an electron-accepting nitrogen-containing heteroaryl group is preferred. Among these, fluorine-substituted alkyl groups, fluorine-substituted cycloalkyl groups, fluorine-substituted aryl groups, fluorine-substituted heteroaryl groups, cyano-substituted aryl groups, cyano-substituted hetero More preferably an aryl group or an electron-accepting nitrogen-containing heteroaryl group, more preferably a fluorine-substituted alkyl group, a fluorine-substituted aryl group, a cyano-substituted aryl group, or an electron-accepting nitrogen-containing heteroaryl group, Electron-accepting nitrogen-containing heteroaryl groups are particularly preferred. By selecting an electron-accepting nitrogen-containing heteroaryl group, ΔEST becomes smaller, and the fluorescence quantum yield of the compound and the luminous efficiency and durability of the light-emitting device and color conversion sheet can be further improved.
フッ素置換されたアルキル基の中では、強力な電子求引性を有し、大きく長波長化する効果が見込めることからパーフルオロアルキル基が好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。 Among the fluorine-substituted alkyl groups, a perfluoroalkyl group is preferable, and a trifluoromethyl group is more preferable, since it has a strong electron-withdrawing property and can be expected to have an effect of greatly lengthening the wavelength.
フッ素置換されたアリール基とは、例えば、前述のアリール基に1個または複数個のフッ素を置換基として有するアリール基であるが、一個または複数個のパーフルオロアルキル基で置換されたアリール基も含める。また、フッ素とパーフルオロアルキル基の両方を置換基として有するアリール基でもよい。フッ素置換されたアリール基の中でも、フルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、テトラフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、ビス(トリフルオロメチル)フェニル基、トリス(トリフルオロメチル)フェニル基がより好ましく用いられる。置換基としてのフッ素もしくはトリフルオロメチル基の数および置換位置は、電子求引性を考慮し、所望の緑色発光が得られるよう、選択すればよい。フッ素置換されたアリール基は、さらに置換基を有していてもよく、置換基を有している場合の置換基としては、電子求引性の調整という観点からは、シアノ基、アルキル基が好ましく、共役系の拡張による発光波長の長波長化という観点からは、アリール基または、ヘテロアリール基が好ましい。 A fluorine-substituted aryl group is, for example, an aryl group having one or more fluorine atoms as substituents on the above-mentioned aryl group, but also an aryl group substituted with one or more perfluoroalkyl groups. include. Alternatively, an aryl group having both fluorine and a perfluoroalkyl group as substituents may be used. Among fluorine-substituted aryl groups, fluorophenyl group, difluorophenyl group, trifluorophenyl group, tetrafluorophenyl group, pentafluorophenyl group, trifluoromethylphenyl group, bis(trifluoromethyl)phenyl group, tris(tri A fluoromethyl)phenyl group is more preferably used. The number and substitution positions of fluorine or trifluoromethyl groups as substituents may be selected in consideration of electron-withdrawing properties so as to obtain desired green light emission. The fluorine-substituted aryl group may further have a substituent, and in the case of having a substituent, the substituent may be a cyano group or an alkyl group from the viewpoint of adjusting the electron-withdrawing property. An aryl group or a heteroaryl group is preferable from the viewpoint of lengthening the emission wavelength by extending the conjugated system.
フッ素置換されたヘテロアリール基とは、例えば、前述のヘテロアリール基にさらにフッ素、パーフルオロアルキル基、もしくはその両方を1個または複数個置換基として有するヘテロアリール基である。置換基としてのフッ素もしくはパーフルオロアルキル基の数および置換位置は、電子求引性を考慮し、所望の緑色発光が得られるよう選択すればよい。フッ素置換されたヘテロアリール基はさらに置換基を有していてもよく、置換基を有している場合の置換基としては、フッ素置換されたアリール基の置換基として例示した基が挙げられる。 A fluorine-substituted heteroaryl group is, for example, a heteroaryl group further having fluorine, a perfluoroalkyl group, or both as one or a plurality of substituents on the aforementioned heteroaryl group. The number and substitution positions of fluorine or perfluoroalkyl groups as substituents may be selected in consideration of electron-withdrawing properties so as to obtain desired green light emission. The fluorine-substituted heteroaryl group may further have a substituent, and examples of the substituent when it has a substituent include the groups exemplified as the substituent of the fluorine-substituted aryl group.
シアノ基で置換されたアリール基とは、例えば、前述のアリール基に1個または複数個のシアノ基を置換基として有するアリール基である。シアノ基を置換基として有するアリール基としては、2-シアノフェニル基、3-シアノフェニル基、4-シアノフェニル基、2,3-ジシアノフェニル基、2,4-ジシアノフェニル基、2,5-ジシアノフェニル基、2,6-ジシアノフェニル基、3,4-ジシアノフェニル基、3,5-ジシアノフェニル基などが挙げられる。置換基としてのシアノ基の数および置換位置は、電子求引性を考慮し所望の緑色発光が得られるよう選択すればよい。シアノ基で置換されたアリール基は、さらに置換基を有していてもよく、置換基を有している場合の置換基としては、電子求引性の調整という観点からは、フッ素、パーフルオロアルキル基、アルキル基が好ましく、共役系の拡張による発光波長の長波長化という観点からは、アリール基、ヘテロアリール基が好ましい。 The aryl group substituted with a cyano group is, for example, an aryl group having one or more cyano groups as substituents on the above-mentioned aryl group. The aryl group having a cyano group as a substituent includes a 2-cyanophenyl group, a 3-cyanophenyl group, a 4-cyanophenyl group, a 2,3-dicyanophenyl group, a 2,4-dicyanophenyl group, a 2,5- dicyanophenyl group, 2,6-dicyanophenyl group, 3,4-dicyanophenyl group, 3,5-dicyanophenyl group and the like. The number and substitution position of cyano groups as substituents may be selected in consideration of electron-withdrawing properties so that desired green light emission can be obtained. The aryl group substituted with a cyano group may further have a substituent, and in the case of having a substituent, the substituent may be fluorine, perfluoro An alkyl group and an alkyl group are preferred, and an aryl group and a heteroaryl group are preferred from the viewpoint of lengthening the emission wavelength by extending the conjugated system.
シアノ基で置換されたヘテロアリール基とは、例えば、前述のヘテロアリール基にさらにシアノ基を1個または複数個置換基として有するヘテロアリール基である。置換基としてのシアノ基の数および置換位置は、電子求引性を考慮し、所望の緑色発光が得られるよう選択すればよい。シアノ基で置換されたヘテロアリール基は、さらに置換基を有していてもよく、置換基を有している場合の置換基としては、シアノ基で置換されたアリール基の置換基として例示した基が挙げられる。 A heteroaryl group substituted with a cyano group is, for example, a heteroaryl group further having one or more cyano groups as substituents on the aforementioned heteroaryl group. The number and substitution positions of cyano groups as substituents may be selected in consideration of electron-withdrawing properties so as to obtain desired green light emission. The heteroaryl group substituted with a cyano group may further have a substituent, and when it has a substituent, examples of the substituent include those of the aryl group substituted with a cyano group. groups.
電子受容性窒素含有ヘテロアリール基とは、ヘテロ原子として多重結合を有する窒素原子を含有するヘテロアリール基である。具体的には、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾール基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基などを好適に用いることができる。これらの中でも、適度な電子求引性と置換基としての安定性を考慮すると、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基がより好ましく、さらに耐熱性の観点から、ピリジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリル基がさらに好ましい。ヘテロ原子としての電子受容性窒素原子の数および位置は、電子求引性を考慮し、所望の発光波長を得られるよう選択すればよい。電子受容性窒素含有ヘテロアリール基は、さらに置換基を有していてもよく、置換基を有している場合の置換基は、電子求引性の調整の観点から、フッ素、パーフルオロアルキル基、シアノ基、電子受容性窒素含有ヘテロアリール基、アルキル基が好ましく、また共役系の拡張による長波長化の観点からは、ヘテロアリール基、アリール基が好ましい。 An electron-accepting nitrogen-containing heteroaryl group is a heteroaryl group containing a multiple-bonded nitrogen atom as a heteroatom. Specifically, imidazolyl group, oxazolyl group, thiazole group, benzimidazolyl group, benzoxazolyl group, benzothiazolyl group, pyridyl group, pyrimidyl group, pyrazinyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, quinolinyl group, isoquinolinyl group, quinoxalinyl group, A quinazolyl group, naphthyridinyl group, phenanthrolinyl group and the like can be preferably used. Among them, pyridyl group, pyrimidyl group, pyrazinyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, quinolinyl group, isoquinolinyl group, quinoxalinyl group, quinazolyl group and naphthyridinyl group are , and a phenanthrolinyl group are more preferable, and from the viewpoint of heat resistance, a pyridyl group, a pyrimidyl group, a triazinyl group, a quinolinyl group, an isoquinolinyl group, a quinoxalinyl group, and a quinazolyl group are more preferable. The number and positions of electron-accepting nitrogen atoms as heteroatoms may be selected in consideration of electron-withdrawing properties so as to obtain a desired emission wavelength. The electron-accepting nitrogen-containing heteroaryl group may further have a substituent, and when it has a substituent, the substituent is fluorine, a perfluoroalkyl group, from the viewpoint of adjusting electron-withdrawing properties. , a cyano group, an electron-accepting nitrogen-containing heteroaryl group, and an alkyl group are preferable, and from the viewpoint of lengthening the wavelength by extending the conjugated system, a heteroaryl group and an aryl group are preferable.
また、一般式(3)における窒素原子のパラ位であるR102、R107、R110、R112、R120および/またはR123が置換されたアミノ基であることも好ましい。これらの位置の少なくとも一つに、電子供与性である置換されたアミノ基を導入することにより、LUMO準位を大きくシフトさせることなく、HOMO準位を浅くすることができる。すなわちエネルギーギャップを小さくすることが可能であり、発光が長波長化することで高色純度の緑色発光が得られる。発光波長については架橋構造L3およびL4導入による長波長化の効果も考慮し、窒素原子のパラ位に導入する置換されたアミノ基の電子供与性を調節することで所望の緑色発光を得ることができる。すなわちR102、R107、R110、R112、R120またはR123の少なくとも一つの位置に導入する置換アミノ基の電子供与性が大きくなればなるほど、HOMO準位がより浅くなり、エネルギーギャップがより小さくなる。これにより、より発光波長が長波長化する。この性質を利用して発光波長の調節が可能となる。さらにR102、R107、R110、R112、R120またはR123の少なくとも一つが置換されたアミノ基であることにより、ΔESTがより小さくなる。これにより、一般式(3)で表される構造を有する化合物の蛍光量子収率や耐久性をより向上させることができる。 It is also preferred that R 102 , R 107 , R 110 , R 112 , R 120 and/or R 123 at the para-position of the nitrogen atom in formula (3) is a substituted amino group. By introducing an electron-donating substituted amino group into at least one of these positions, the HOMO level can be made shallow without significantly shifting the LUMO level. That is, it is possible to reduce the energy gap, and by lengthening the wavelength of light emission, green light emission with high color purity can be obtained. Regarding the emission wavelength, considering the effect of lengthening the wavelength by introducing the crosslinked structures L3 and L4 , the desired green emission is obtained by adjusting the electron - donating property of the substituted amino group introduced at the para-position of the nitrogen atom. be able to. That is, the greater the electron-donating ability of the substituted amino group introduced into at least one position of R 102 , R 107 , R 110 , R 112 , R 120 or R 123 , the shallower the HOMO level and the energy gap. become smaller. As a result, the emission wavelength becomes longer. This property can be used to adjust the emission wavelength. Furthermore, ΔEST becomes smaller when at least one of R 102 , R 107 , R 110 , R 112 , R 120 or R 123 is a substituted amino group. Thereby, the fluorescence quantum yield and durability of the compound having the structure represented by the general formula (3) can be further improved.
一般式(3)におけるホウ素のパラ位であるR103、R111またはR122のうち、R111に電子求引基を導入すると、より明瞭にHOMO軌道とLUMO軌道を分離でき、ΔESTがより小さくなることが期待され、結果的に発光素子の発光効率と耐久性向上が期待できるため好ましい。また、置換されたアミノ基は、同様の理由により、R110またはR112に導入することが好ましい。 Of R 103 , R 111 or R 122 at the para position of boron in the general formula (3), introduction of an electron-withdrawing group to R 111 allows the HOMO orbital and LUMO orbital to be separated more clearly, and ΔEST is smaller. As a result, the luminous efficiency and durability of the light-emitting element can be expected to be improved, which is preferable. Also, a substituted amino group is preferably introduced into R 110 or R 112 for the same reason.
置換されたアミノ基としては、以下の一般式(4)で表される構造が好ましい。 As the substituted amino group, a structure represented by the following general formula (4) is preferable.
上記一般式(4)中、Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、アリール基またはヘテロアリール基である。これらの基は、さらに置換基を有してもよい。Ar1とAr2は、単結合または連結基を介して結合していてもよく、その場合の連結基は、-O-、-S-、>CR133R134、>SiR135R136または>C=Oであり、R133~R136は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基である。これらの基は、さらに置換基を有してもよい。 In general formula (4) above, Ar 1 and Ar 2 are each independently an aryl group or a heteroaryl group. These groups may further have a substituent. Ar 1 and Ar 2 may be linked via a single bond or a linking group, in which case the linking group is —O—, —S—, >CR 133 R 134 , >SiR 135 R 136 or > C=O and R 133 -R 136 are each independently hydrogen, halogen, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group or heteroaryl group. These groups may further have a substituent.
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基好ましく、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基が好ましく、フェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基がより好ましい。 The aryl group is preferably a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a fluorenyl group, an anthracenyl group, a phenanthryl group and a pyrenyl group, preferably a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group and a fluorenyl group, and a phenyl group and a biphenyl group. , more preferably a fluorenyl group.
ヘテロアリール基としては、ピリジル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ピラジニル基、ピリミジル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基が好ましく、ピリジル基、キノリニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基がより好ましい。 The heteroaryl group is preferably a pyridyl group, a quinolinyl group, an isoquinolinyl group, a pyrazinyl group, a pyrimidyl group, a dibenzofuranyl group, a dibenzothiophenyl group, a carbazolyl group or a benzocarbazolyl group. Nyl group, dibenzothiophenyl group and carbazolyl group are more preferred.
Ar1とAr2が結合する場合、単結合を介して結合することが好ましい。 When Ar 1 and Ar 2 are bound, they are preferably bound through a single bond.
一般式(3)で表される構造を有する化合物の一例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。 Examples of compounds having a structure represented by general formula (3) are shown below, but are not limited thereto.
一般式(3)で表される構造を有する化合物は、例えば、「Advanced.Materials」、2016年、vol.28、p.2777-2781に記載されている合成方法や、「Angew.Chem. Int.Ed.」、2019年、vol.58、p.16912-16917に記載されている合成方法を参考に製造することができる。 A compound having a structure represented by general formula (3) is described in, for example, "Advanced. Materials", 2016, vol. 28, p. 2777-2781, and "Angew. Chem. Int. Ed.", 2019, vol.58, p. 16912-16917 can be referred to.
得られた一般式(3)で表される構造を有する化合物は、再結晶やカラムクロマトグラフィーなどの有機合成的な精製を行った後、さらに、一般的に昇華精製と呼ばれる減圧加熱による精製により低沸点成分を除去し、純度を向上させることが好ましい。 The obtained compound having the structure represented by the general formula (3) is purified by organic synthesis such as recrystallization and column chromatography, and then further purified by heating under reduced pressure, which is generally called sublimation purification. It is preferable to remove low boiling point components to improve purity.
一般式(3)で表される構造を有する化合物の純度は、発光素子特性や色変換シート特性の安定化の観点から、99重量%以上が好ましい。 The purity of the compound having the structure represented by general formula (3) is preferably 99% by weight or more from the viewpoint of stabilizing the characteristics of the light-emitting device and the color conversion sheet.
以下に、一般式(3)で表される構造を有する化合物の中間体の合成方法の一例を示す。 An example of a method for synthesizing an intermediate of a compound having a structure represented by general formula (3) is shown below.
中間体9から、所望のアリールボロン酸、ヘテロアリールボロン酸と鈴木宮浦カップリング反応により、所望の最終生成物を得ることができる。また、中間体10まで合成すれば、所望のアリールクロロ体、ヘテロアリールクロロ体、アリールブロモ体、ヘテロアリールブロモ体、アリールヨード体またはヘテロアリールヨード体等と鈴木宮浦カップリング反応により、所望の最終生成物を得ることができる。 The desired final products can be obtained from intermediate 9 by Suzuki-Miyaura coupling reaction with desired arylboronic acid, heteroarylboronic acid and heteroarylboronic acid. Further, if intermediate 10 is synthesized, the desired final aryl chloro, heteroaryl chloro, aryl bromo, heteroaryl bromo, aryl iodine, or heteroaryl iodine, etc., and Suzuki-Miyaura coupling reaction A product can be obtained.
<発光素子材料>
本発明における発光素子材料とは、一般式(3)で表される構造を有する化合物を含み、発光素子のいずれかの層に使用される材料を表す。例えば、後述する正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および/または電極の保護膜(キャップ層)に使用される材料などが挙げられる。これらの中でも、高い蛍光量子収率による高い素子発光効率および高色純度を有することから、発光層に好適に使用される。
<Light emitting element material>
The light-emitting element material in the present invention represents a material that contains a compound having a structure represented by general formula (3) and is used in any layer of the light-emitting element. For example, materials used for a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and/or a protective film (cap layer) for electrodes, which will be described later, can be used. Among these, it is preferably used for the light-emitting layer because it has high device luminous efficiency and high color purity due to high fluorescence quantum yield.
発光素子材料は、一般式(3)で表される構造を有する化合物とともに、他の成分を含有してもよい。他の成分としては、例えば、後述する正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および/または電極の保護膜(キャップ層)を構成する材料として例示したものなどが挙げられる。 The light-emitting device material may contain other components together with the compound having the structure represented by general formula (3). Other components include, for example, those exemplified as materials constituting the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer and/or electrode protective film (cap layer) described later.
<発光素子>
次に、本発明の発光素子の実施の形態について説明する。本発明の発光素子は、陽極と陰極の間に、前述の発光素子材料を含有する発光層を有し、電気エネルギーによって発光する。
<Light emitting element>
Next, embodiments of the light-emitting device of the present invention will be described. The light-emitting device of the present invention has a light-emitting layer containing the light-emitting device material described above between an anode and a cathode, and emits light by electrical energy.
本発明の発光素子は、ボトムエミッション型、またはトップエミッション型のいずれであってもよい。トップエミッション型発光素子は、マイクロキャビティによる共振効果により、半値幅が狭いほど発光効率が高くなる。そのため、色純度と発光効率をより高いレベルで両立することができるため好ましい。 The light emitting device of the present invention may be of either bottom emission type or top emission type. A top-emission type light-emitting device has a higher luminous efficiency with a narrower half width due to the resonance effect of the microcavity. Therefore, it is preferable because both color purity and luminous efficiency can be achieved at a higher level.
このような発光素子における陽極と陰極の間の層構成は、発光層のみからなる構成の他に、1)発光層/電子輸送層、2)正孔輸送層/発光層、3)正孔輸送層/発光層/電子輸送層、4)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層、5)正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層、6)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層、7)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層、8)正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層のような積層構成が挙げられる。 The layer structure between the anode and the cathode in such a light-emitting element includes, in addition to the structure consisting only of the light-emitting layer, 1) light-emitting layer/electron transport layer, 2) hole transport layer/light-emitting layer, and 3) hole transport layer. layer/emissive layer/electron transport layer, 4) hole injection layer/hole transport layer/emissive layer/electron transport layer, 5) hole transport layer/emissive layer/electron transport layer/electron injection layer, 6) hole injection layer/hole transport layer/light emitting layer/electron transport layer/electron injection layer, 7) hole injection layer/hole transport layer/light emitting layer/hole blocking layer/electron transport layer/electron injection layer, 8) positive Layered structures such as hole-injection layer/hole-transport layer/electron-blocking layer/light-emitting layer/hole-blocking layer/electron-transporting layer/electron-injecting layer can be mentioned.
さらに、上記の積層構成を、中間層を介して複数積層したタンデム型であってもよい。中間層としては、一般的に、中間電極、中間導電層、電荷発生層、電子引抜層、接続層、中間絶縁層などが挙げられ、公知の材料構成を用いることができる。タンデム型の好ましい具体例として、9)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/電荷発生層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層のような積層構成が挙げられる。 Furthermore, a tandem type in which a plurality of the above laminated structures are laminated via an intermediate layer may be used. The intermediate layer generally includes an intermediate electrode, an intermediate conductive layer, a charge generation layer, an electron extraction layer, a connection layer, an intermediate insulating layer, and the like, and known material configurations can be used. As a preferred specific example of the tandem type, 9) hole injection layer/hole transport layer/light emitting layer/electron transport layer/electron injection layer/charge generation layer/hole injection layer/hole transport layer/light emitting layer/electron transport Laminate constructions such as layer/electron injection layer are included.
また、上記各層は、それぞれ単一層、複数層のいずれでもよく、ドーピングされていてもよい。また、上記各層に加えて、保護層(キャップ層)をさらに有してもよく、光学干渉効果により発光効率をより向上させることができる。 Further, each of the above layers may be either a single layer or multiple layers, and may be doped. Moreover, in addition to the above layers, a protective layer (cap layer) may be further provided, and the light emission efficiency can be further improved by the optical interference effect.
以下に発光素子の構成の具体例を挙げるが、本発明の構成はこれらに限定されるものではない。 Specific examples of the structure of the light-emitting element are given below, but the structure of the present invention is not limited thereto.
(基板)
発光素子の機械的強度を保ち、熱変形が少なく、発光層に水蒸気や酸素が侵入することを防ぐバリア性を有するために、発光素子を基板上に形成することが好ましい。基板としては、特に限定されないが、例えば、ガラス板、セラミック版、樹脂製フィルム、樹脂薄膜、金属製薄板などが挙げられる。これらの中でも、透明であり、加工が容易である観点から、ガラス基板が好適に用いられる。特に、基板を通して光を取り出すボトムエミッション型発光素子の場合、高い透明性を有するガラス基板が好ましい。また、主にスマートフォンなどのモバイル機器において、フレキシブルディスプレイやフォルダブルディスプレイが増加しており、この用途には、樹脂製フィルムやワニスを硬化した樹脂薄膜が好適に用いられる。樹脂製フィルムとしては、耐熱フィルムが使用されており、具体的には、ポリイミドフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムが例示される。
(substrate)
It is preferable to form the light-emitting element over a substrate in order to maintain the mechanical strength of the light-emitting element, reduce thermal deformation, and have barrier properties to prevent water vapor and oxygen from entering the light-emitting layer. Examples of the substrate include, but are not limited to, a glass plate, a ceramic plate, a resin film, a resin thin film, a metal thin plate, and the like. Among these substrates, a glass substrate is preferably used because it is transparent and easy to process. In particular, in the case of a bottom-emission type light-emitting device in which light is extracted through a substrate, a glass substrate having high transparency is preferable. In addition, flexible displays and foldable displays are increasing mainly in mobile devices such as smartphones, and resin films and resin thin films obtained by curing varnish are suitably used for these applications. A heat-resistant film is used as the resin film, and specific examples thereof include a polyimide film and a polyethylene naphthalate film.
また、基板の表面には、有機ELを駆動させるための各種配線、回路、およびTFTによるスイッチング素子が設けられていてもよい。 Various wirings, circuits, and TFT switching elements for driving the organic EL may be provided on the surface of the substrate.
(陽極)
陽極は、前記基板上に形成されることが好ましい。基板と陽極の間に、各種配線、回路、およびスイッチング素子が介在してもよい。陽極に用いる材料は、正孔を有機層に効率よく注入できる材料であれば特に限定されないが、ボトムエミッション型発光素子の場合、透明または半透明電極であることが好ましく、トップエミッション型発光素子の場合、反射電極であることが好ましい。
(anode)
An anode is preferably formed on the substrate. Various wiring, circuits, and switching elements may be interposed between the substrate and the anode. The material used for the anode is not particularly limited as long as it is a material that can efficiently inject holes into the organic layer. In this case, it is preferably a reflective electrode.
透明または半透明電極の材質としては、例えば、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)などの導電性金属酸化物、金、銀、アルミニウム、クロムなどの金属、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーが挙げられる。ただし、金属を用いるときは光を半透過できるように、膜厚を薄くすることが好ましい。これらの中でも、透明性と安定性の観点から、酸化錫インジウム(ITO)がより好ましい。 Examples of materials for the transparent or translucent electrode include conductive metal oxides such as zinc oxide, tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO), gold, silver, aluminum, chromium, and the like. and conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole and polyaniline. However, when a metal is used, it is preferable to make the film thickness thin so that light can be semi-transmitted. Among these, indium tin oxide (ITO) is more preferable from the viewpoint of transparency and stability.
反射電極の材質としては、全ての光に対し吸収がなく高い反射率を有するものが好ましく、例えば、アルミニウム、銀、白金などの金属が挙げられる。 As a material for the reflective electrode, it is preferable to use a material that does not absorb all light and has a high reflectance. Examples thereof include metals such as aluminum, silver, and platinum.
これらの電極材料を2種以上用いてもよく、複数の材料を積層してもよい。 Two or more kinds of these electrode materials may be used, and a plurality of materials may be laminated.
陽極の膜厚は、特に限定されないが、数nm~数百nmが好ましい。 Although the film thickness of the anode is not particularly limited, it is preferably several nanometers to several hundreds of nanometers.
陽極の形成方法は、その形成材料に応じて最適な方法を選択することができるが、例えば、スパッタ法、蒸着法、インクジェット法などが挙げられる。例えば、金属酸化物によって陽極を形成する場合にはスパッタ法、金属によって陽極を形成する場合には蒸着法が好ましく用いられる。陽極の膜厚は特に限定されないが、数nm~数百nmであることが好ましい。 As for the method of forming the anode, an optimum method can be selected according to the material for forming the anode, and examples thereof include a sputtering method, a vapor deposition method, an inkjet method, and the like. For example, a sputtering method is preferably used when forming an anode from a metal oxide, and a vapor deposition method is preferably used when forming an anode from a metal. Although the film thickness of the anode is not particularly limited, it is preferably several nanometers to several hundreds of nanometers.
(陰極)
陰極は、有機層を挟んで陽極の反対側の表面に形成され、特に電子輸送層または電子注入層表面に形成されることが好ましい。陰極に用いる材料は、電子を効率よく発光層に注入できる材料であれば特に限定されないが、ボトムエミッション型発光素子の場合、反射電極であることが好ましく、トップエミッション型発光素子の場合、半透明電極であることが好ましい。
(cathode)
The cathode is formed on the surface opposite to the anode with the organic layer interposed therebetween, and is particularly preferably formed on the surface of the electron transport layer or the electron injection layer. The material used for the cathode is not particularly limited as long as it is a material that can efficiently inject electrons into the light-emitting layer. It is preferably an electrode.
一般的には、白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウムなどの金属、これらの金属とリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの低仕事関数金属との合金や多層積層膜、酸化亜鉛、酸化錫インジウム(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)などの導電性金属酸化物などが好ましい。これらの中でも、主成分としては、電気抵抗値や製膜しやすさ、膜の安定性、発光効率などの観点から、アルミニウム、銀、マグネシウムが好ましい。また、マグネシウムと銀で構成されると、電子輸送層および電子注入層への電子注入が容易になり、駆動電圧を低減することができるため好ましい。 In general, metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum, and indium, alloys of these metals with low work function metals such as lithium, sodium, potassium, calcium, and magnesium, and multi-layer laminated films , zinc oxide, indium tin oxide (ITO), and conductive metal oxides such as indium zinc oxide (IZO) are preferred. Among these, aluminum, silver, and magnesium are preferable as the main component from the viewpoints of electrical resistance, ease of film formation, film stability, luminous efficiency, and the like. Moreover, when it is composed of magnesium and silver, electron injection into the electron transport layer and the electron injection layer is facilitated, and the driving voltage can be reduced, which is preferable.
(保護層)
陰極保護のために、陰極上に保護層(キャップ層)を積層することが好ましい。保護層を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、これら金属を用いた合金、シリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などの有機高分子化合物などが挙げられる。ただし、トップエミッション型発光素子の場合、保護層に用いられる材料は、可視光領域で光透過性のある材料から選択されることが好ましい。特に、通常正孔輸送層に用いられるアリールアミン誘導体は、可視光領域での良好な光透過性に加え、可視光領域の波長において、従来の有機材料に比べて高い屈折率を有しており、特にトップエミッション型発光素子におけるマイクロキャビティ効果による共振効果を促進できるため、保護層用材料としても好適に用いられる。
(protective layer)
For cathodic protection, it is preferred to laminate a protective layer (cap layer) on the cathode. The material constituting the protective layer is not particularly limited, but examples include metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum and indium, alloys using these metals, silica, titania and silicon nitride. Examples include inorganic substances, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, and organic polymer compounds such as hydrocarbon polymer compounds. However, in the case of a top emission type light emitting device, the material used for the protective layer is preferably selected from materials that transmit light in the visible light region. In particular, arylamine derivatives, which are commonly used in hole-transporting layers, have good optical transparency in the visible light region and, at wavelengths in the visible light region, have a higher refractive index than conventional organic materials. In particular, it can promote the resonance effect due to the microcavity effect in a top emission type light emitting device, so it is also suitably used as a material for a protective layer.
(正孔注入層)
正孔注入層は、陽極と正孔輸送層の間に挿入され、正孔注入を容易にする層である。正孔注入層は1層であっても複数の層が積層されていてもよい。正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層が存在すると、より低電圧駆動し、耐久寿命も向上するだけでなく、さらに素子のキャリアバランスが向上して発光効率も向上するため好ましい。
(hole injection layer)
The hole injection layer is a layer that is inserted between the anode and the hole transport layer to facilitate hole injection. The hole injection layer may be a single layer or a laminate of a plurality of layers. The presence of a hole injection layer between the hole transport layer and the anode is preferable because it not only enables the device to be driven at a lower voltage and extends the durability life, but also improves the carrier balance of the device and the luminous efficiency.
正孔注入材料の好ましい一例として、電子供与性正孔注入材料(ドナー材料)が挙げられる。これらはHOMO準位が正孔輸送層より浅く、かつ陽極の仕事関数に近いため陽極とのエネルギー障壁を小さくできる材料である。具体的には、ベンジジン誘導体、4,4’,4”-トリス(3-メチルフェニル(フェニル)アミノ)トリフェニルアミン(m-MTDATA)、4,4’,4”-トリス(1-ナフチル(フェニル)アミノ)トリフェニルアミン(1-TNATA)などのスターバーストアリールアミンなどの芳香族アミン系材料群、カルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、PEDOT/PSSなどのポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどが例示される。これらを2種以上用いてもよい。また、複数の材料を積層して正孔注入層としてもよい。 A preferred example of the hole injection material is an electron-donating hole injection material (donor material). These materials have a HOMO level shallower than that of the hole transport layer and are close to the work function of the anode, so that the energy barrier with the anode can be reduced. Specifically, benzidine derivatives, 4,4′,4″-tris(3-methylphenyl(phenyl)amino)triphenylamine (m-MTDATA), 4,4′,4″-tris(1-naphthyl ( Aromatic amine materials such as starburst arylamines such as phenyl)amino)triphenylamine (1-TNATA), carbazole derivatives, pyrazoline derivatives, stilbene compounds, hydrazone compounds, benzofuran derivatives, thiophene derivatives, oxadiazole Derivatives, phthalocyanine derivatives, heterocyclic compounds such as porphyrin derivatives, polymer systems such as polycarbonates and styrene derivatives having the aforementioned monomers in side chains, polythiophenes such as PEDOT/PSS, polyanilines, polyfluorenes, polyvinylcarbazoles, and polysilanes. be. You may use 2 or more types of these. Alternatively, a hole injection layer may be formed by laminating a plurality of materials.
また正孔注入材料の別の好ましい一例として、電子受容性正孔注入材料(アクセプター材料)が挙げられる。ここで正孔注入層はアクセプター材料単独で構成されていても、前記のドナー材料にアクセプター材料をドープして用いられていてもよい。アクセプター材料は、単独で用いる場合は隣接している正孔輸送層との間で、またドナー材料にドープして用いる場合はドナー材料との間で電荷移動錯体を形成する材料である。このような材料を用いると正孔注入層の導電性向上と、素子の駆動電圧低下に寄与し、発光効率の向上、耐久寿命向上といった効果が得られるため、より好ましい。アクセプター材料としては、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ルテニウムのような金属酸化物、トリス(4-ブロモフェニル)アミニウムヘキサクロロアンチモネート(TBPAH)などの電荷移動錯体、1,4,5,8,9,11-ヘキサアザトリフェニレン-ヘキサカルボニトリル(HAT-CN6)、2,3,5,6-テトラフルオロ-7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン(F4-TCNQ)、フッ素化銅フタロシアニンのなどのn型有機半導体化合物、フラーレンなどが例示される。正孔注入層にアクセプター性化合物を含む場合、正孔注入層は1層であってもよいし、複数の層が積層されて構成されていてもよい。 Another preferred example of the hole injection material is an electron-accepting hole injection material (acceptor material). Here, the hole injection layer may be composed of the acceptor material alone, or may be used by doping the acceptor material into the donor material. The acceptor material is a material that forms a charge-transfer complex with the adjacent hole-transport layer when used alone, or with the donor material when doped with the donor material. The use of such a material is more preferable because it contributes to the improvement of the conductivity of the hole injection layer and the reduction of the driving voltage of the device, and the effects such as the improvement of the luminous efficiency and the durability of the device can be obtained. Acceptor materials include metal oxides such as molybdenum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide and ruthenium oxide, charge transfer complexes such as tris(4-bromophenyl)aminium hexachloroantimonate (TBPAH), 1,4,5, 8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile (HAT-CN6), 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (F4-TCNQ), fluorine Examples include n-type organic semiconductor compounds such as copper phthalocyanine, fullerenes, and the like. When the hole injection layer contains the acceptor compound, the hole injection layer may consist of one layer or may be formed by laminating a plurality of layers.
(正孔輸送層)
正孔輸送層は、陽極から注入された正孔を発光層まで輸送する層である。正孔輸送層は単層であっても複数の層が積層されて構成されていてもどちらでもよい。
(Hole transport layer)
The hole-transporting layer is a layer that transports holes injected from the anode to the light-emitting layer. The hole transport layer may be either a single layer or a laminate of a plurality of layers.
正孔輸送層は、一種の正孔輸送材料単独で、または二種以上の正孔輸送材料を積層または混合することによって形成される。また正孔輸送材料は、正孔注入効率が高くかつ注入された正孔を効率良く輸送することが好ましい。そのためには適切なイオン化ポテンシャルを持ち、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が発生しにくい物質であることが要求される。 The hole-transporting layer is formed using one type of hole-transporting material alone, or by laminating or mixing two or more types of hole-transporting materials. Further, the hole transport material preferably has a high hole injection efficiency and efficiently transports the injected holes. For this purpose, it is required that the material has an appropriate ionization potential, high hole mobility, excellent stability, and does not easily generate trapping impurities.
このような条件を満たす物質として、特に限定されるものではないが、例えば、ベンジジン誘導体、スターバーストアリールアミンと呼ばれる芳香族アミン系材料群、カルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、フルオレン誘導体、スピロフルオレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが挙げられる。 Substances that satisfy these conditions are not particularly limited, but examples include benzidine derivatives, a group of aromatic amine materials called starburst arylamines, carbazole derivatives, pyrazoline derivatives, stilbene compounds, hydrazone compounds, Heterocyclic compounds such as benzofuran derivatives, dibenzofuran derivatives, thiophene derivatives, benzothiophene derivatives, dibenzothiophene derivatives, fluorene derivatives, spirofluorene derivatives, oxadiazole derivatives, phthalocyanine derivatives, and porphyrin derivatives; Polycarbonate, styrene derivative, polythiophene, polyaniline, polyfluorene, polyvinylcarbazole, polysilane, etc.
(発光層)
発光層は、正孔と電子の再結合によって発生した励起エネルギーにより発光する層である。発光層は単一の材料で構成されていてもよいが、色純度の観点から、半値幅の狭い発光を示すドーパントである第一の化合物と、第二の化合物とを有することが好ましい。第二の化合物として、例えば電荷移動を担うホスト材料や、熱活性化遅延蛍光性の化合物が好適な例として挙げられる。
(Light emitting layer)
The light-emitting layer is a layer that emits light by excitation energy generated by recombination of holes and electrons. The light-emitting layer may be composed of a single material, but from the viewpoint of color purity, it preferably contains a first compound and a second compound, which are dopants that emit light with a narrow half-value width. Suitable examples of the second compound include a host material responsible for charge transfer and a thermally activated delayed fluorescent compound.
一般式(3)で表される構造を有する化合物は、特に優れた蛍光量子収率を有していること、蛍光スペクトルのピーク波長が緑色発光に適しており、半値幅が狭く、色純度に優れること、高い耐久性を有することから、発光層のドーパントである第一の化合物として用いることが好ましい。第一の化合物の含有量は、濃度消光現象をより抑制する観点から、発光層中、5重量%以下が好ましく、2重量%以下がより好ましい。一方、エネルギー移動をより効率よく行う観点から、第一の化合物の含有量は、発光層中、0.1重量%以上が好ましく、0.5重量%以上がより好ましい。 The compound having the structure represented by the general formula (3) has a particularly excellent fluorescence quantum yield, the peak wavelength of the fluorescence spectrum is suitable for green light emission, the half width is narrow, and the color purity is low. Since it is excellent and has high durability, it is preferably used as the first compound that is a dopant for the light-emitting layer. From the viewpoint of further suppressing the concentration quenching phenomenon, the content of the first compound is preferably 5% by weight or less, more preferably 2% by weight or less, in the light-emitting layer. On the other hand, from the viewpoint of more efficient energy transfer, the content of the first compound in the light-emitting layer is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more.
ホスト材料としては、特に限定されないが、例えば、ナフタセン、ピレン、アントラセン、フルオランテンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、N,N’-ジナフチル-N,N’-ジフェニル-4,4’-ジフェニル-1,1’-ジアミンなどの芳香族アミン誘導体、トリス(8-キノリナート)アルミニウム(III)をはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよいし、2種以上のホスト材料を積層しておよい。これらの中でも、カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体が好ましい。 Examples of the host material include, but are not limited to, compounds having condensed aryl rings such as naphthacene, pyrene, anthracene, fluoranthene, derivatives thereof, N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl-4,4'- Aromatic amine derivatives such as diphenyl-1,1′-diamine, metal chelated oxinoid compounds such as tris(8-quinolinato)aluminum (III), bisstyryl derivatives such as distyrylbenzene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, indene derivatives, coumarin derivatives, oxadiazole derivatives, pyrrolopyridine derivatives, perinone derivatives, pyrrolopyrrole derivatives, thiadiazolopyridine derivatives, dibenzofuran derivatives, carbazole derivatives, indolocarbazole derivatives, triazine derivatives; paraphenylene derivatives, polyfluorene derivatives, polyvinylcarbazole derivatives, polythiophene derivatives and the like. Two or more of these may be used, or two or more host materials may be laminated. Among these, carbazole derivatives, anthracene derivatives, and naphthacene derivatives are preferred.
ドーパント材料として、一般式(3)で表される構造を有する化合物以外の蛍光発光材料を含有してもよい。具体的には、ナフタセン、ピレン、アントラセン、フルオランテンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、ヘテロアリール環を有する化合物やその誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、アミノスチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、ピロメテン誘導体、ジケトピロロ[3,4-c]ピロール誘導体、クマリン誘導体、アゾール誘導体およびその金属錯体、芳香族アミン誘導体などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。 As a dopant material, a fluorescence-emitting material other than the compound having the structure represented by general formula (3) may be contained. Specifically, compounds having a condensed aryl ring such as naphthacene, pyrene, anthracene, and fluoranthene and their derivatives, compounds having a heteroaryl ring and their derivatives, distyrylbenzene derivatives, aminostyryl derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, and stilbene derivatives. , aldazine derivatives, pyrromethene derivatives, diketopyrrolo[3,4-c]pyrrole derivatives, coumarin derivatives, azole derivatives and their metal complexes, and aromatic amine derivatives. You may use 2 or more types of these.
また、ドーパント材料としてリン光発光材料を含有してもよい。リン光発光材料としては、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、オスミウム(Os)、及びレニウム(Re)からなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む金属錯体化合物が好ましく、高効率発光の観点から、イリジウム錯体または白金錯体がより好ましい。配位子は、フェニルピリジン骨格、フェニルキノリン骨格、カルベン骨格などの含窒素ヘテロアリール基を有することが好ましいが、これらに限定されるものではない。 Moreover, you may contain a phosphorescence-emitting material as a dopant material. The phosphorescent material contains at least one metal selected from the group consisting of iridium (Ir), ruthenium (Ru), palladium (Pd), platinum (Pt), osmium (Os), and rhenium (Re). A metal complex compound is preferable, and an iridium complex or a platinum complex is more preferable from the viewpoint of high-efficiency light emission. The ligand preferably has a nitrogen-containing heteroaryl group such as a phenylpyridine skeleton, a phenylquinoline skeleton, and a carbene skeleton, but is not limited to these.
ただし、色純度をより向上させる観点から、ドーパント材料は、一般式(3)で表される構造を有する化合物のみであることが好ましい。 However, from the viewpoint of further improving color purity, the dopant material is preferably only a compound having a structure represented by general formula (3).
また発光層はドーパント以外にアシストドーパントを含有していることも好ましい。アシストドーパントは、遅延蛍光を放出する化合物であることが好ましい。遅延蛍光材料は、一般的に、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence)材料とも呼ばれ、S1状態とT1励起状態間のエネルギーギャップ、すなわちΔESTを小さくすることにより、T1状態からS1状態への逆項間交差を促進し、T1状態からS1状態への変換効率を向上させた材料である。このTADF機構による遅延蛍光を利用することにより、発光素子の理論的内部量子効率を100%まで高めることができる。さらに熱活性化遅延蛍光性を有するアシストドーパントのS1状態からドーパント材料のS1状態へ、フェルスター型のエネルギー移動が起こる場合、ドーパント材料のS1状態からの蛍光発光が観測される。ここで、ドーパント材料がシャープな蛍光スペクトルを有する蛍光発光材である場合、素子の発光効率および色純度において、より優れた発光素子を得ることができる。このように、発光層が熱活性化遅延蛍光材料を放出するアシストドーパントを含有すると、素子の発光効率がより向上し、ディスプレイの低消費電力化に寄与する。アシストドーパントとしての遅延蛍光材料は、単一の材料で遅延蛍光を示す材料であってもいいし、エキサイプレックス錯体を形成する場合のように複数の材料で遅延蛍光を示す材料であってもよい。 It is also preferable that the light-emitting layer contains an assist dopant in addition to the dopant. The assist dopant is preferably a compound that emits delayed fluorescence. Delayed fluorescence materials are also generally called TADF (Thermally Activated Delayed Fluorescence) materials, and by reducing the energy gap between the S1 state and the T1 excited state, that is, ΔEST, the reverse intersystem from the T1 state to the S1 state It is a material that promotes crossover and improves conversion efficiency from the T1 state to the S1 state. By utilizing delayed fluorescence by this TADF mechanism, the theoretical internal quantum efficiency of the light-emitting device can be increased to 100%. Furthermore, when Förster-type energy transfer occurs from the S1 state of the assist dopant having thermally activated delayed fluorescence to the S1 state of the dopant material, fluorescence emission from the S1 state of the dopant material is observed. Here, when the dopant material is a fluorescent light-emitting material having a sharp fluorescence spectrum, a light-emitting device with superior luminous efficiency and color purity can be obtained. Thus, when the light-emitting layer contains an assist dopant that emits a thermally activated delayed fluorescent material, the luminous efficiency of the device is further improved, contributing to lower power consumption of the display. The delayed fluorescence material as an assist dopant may be a material that exhibits delayed fluorescence with a single material, or a material that exhibits delayed fluorescence with a plurality of materials as in the case of forming an exciplex complex. .
一般式(3)で表される構造を有する化合物は、蛍光量子収率が高いことに加えて、ΔEST低減によるT1状態からS1状態への変換効率も高く遅延蛍光を放出する化合物であるため、アシストドーパントとしても好適に用いることができる。 The compound having the structure represented by the general formula (3) is a compound that emits delayed fluorescence with high conversion efficiency from the T1 state to the S1 state by reducing ΔEST in addition to having a high fluorescence quantum yield. It can also be suitably used as an assist dopant.
アシストドーパントとしての遅延蛍光性の化合物としては、単一でも複数の材料でもよく、一般式(3)で表される構造を有する化合物以外にも、公知の材料を用いることができる。具体的には、例えば、ベンゾニトリル誘導体、トリアジン誘導体、ジスルホキシド誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ジヒドロフェナジン誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。このような熱活性化遅延蛍光性化合物として、特に限定されるものではないが、以下のような例が挙げられる。 As the delayed fluorescence compound as the assist dopant, a single material or a plurality of materials may be used, and known materials can be used in addition to the compound having the structure represented by the general formula (3). Specific examples include benzonitrile derivatives, triazine derivatives, disulfoxide derivatives, carbazole derivatives, indolocarbazole derivatives, dihydrophenazine derivatives, thiazole derivatives, oxadiazole derivatives and the like. Examples of such a heat-activated delayed fluorescent compound include, but are not limited to, the following examples.
発光層は、上記アシストドーパント材料およびドーパント材料の他に、発光層内のキャリアバランスを調整するためや発光層の層構造を安定化させるためのマトリックス材料をさらに含有してもよい。ただし、マトリックス材料としては、アシストドーパント材料やドーパント材料との間で相互作用を起こさないような材料を選択することが好ましい。発光層がマトリックス材料を含有する場合、ドーパント材料の励起一重項エネルギーをS1(1)、アシストドーパント材料の励起一重項エネルギーをS1(2)、マトリックス材料の励起一重項エネルギーをS1(3)とするとき、式1の関係が満たされることが好ましい。
S1(3)>S1(2)>S1(1) (式1)
式1を満たすことができれば、マトリックス材料は発光材料の励起エネルギーを発光層内に閉じ込める機能を有することができ、効率よく発光させることが可能となる。
The light-emitting layer may further contain a matrix material for adjusting carrier balance in the light-emitting layer and stabilizing the layer structure of the light-emitting layer, in addition to the assist dopant material and the dopant material. However, as the matrix material, it is preferable to select a material that does not interact with the assist dopant material or the dopant material. When the light emitting layer contains a matrix material, the excited singlet energy of the dopant material is S 1 (1), the excited singlet energy of the assist dopant material is S 1 (2), and the excited singlet energy of the matrix material is S 1 ( 3), it is preferable that the relationship of Equation 1 is satisfied.
S 1 (3)>S 1 (2)>S 1 (1) (Formula 1)
If Formula 1 can be satisfied, the matrix material can have the function of confining the excitation energy of the light-emitting material within the light-emitting layer, making it possible to emit light efficiently.
本発明におけるドーパント材料の励起一重項エネルギーS1(1)は、以下の方法により求めることができる。測定対象物質であるドーパント材料のトルエン溶液(濃度1×10-5mol/L)を調製し、常温でその発光スペクトルを測定する。発光スペクトルは縦軸が発光強度、横軸が波長である。この発光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、横軸との交点の波長λedge(nm)を求める。このλedgeを以下の換算式によりエネルギー値に換算し、これをドーパント材料の励起一重項エネルギーS1(1)とする。
換算式:S1(1)=1239.85/λedge
同様の方法により、アシストドーパント材料の最低励起一重項エネルギーS1(2)およびマトリックス材料の最低励起一重項励起エネルギーS1(3)を求めることができる。
The excited singlet energy S 1 (1) of the dopant material in the present invention can be obtained by the following method. A toluene solution (concentration 1×10 −5 mol/L) of a dopant material, which is a substance to be measured, is prepared, and its emission spectrum is measured at room temperature. In the emission spectrum, the vertical axis is the emission intensity, and the horizontal axis is the wavelength. A tangent line is drawn to the rise on the short wavelength side of the emission spectrum, and the wavelength λ edge (nm) at the intersection with the horizontal axis is obtained. This λ edge is converted into an energy value by the following conversion formula, and this is defined as the excited singlet energy S 1 (1) of the dopant material.
Conversion formula: S 1 (1) = 1239.85/λ edge
By a similar method, the lowest singlet excitation energy S 1 (2) of the assist dopant material and the lowest singlet excitation energy S 1 (3) of the matrix material can be obtained.
マトリックス材料としては、正孔や電子といった電荷の輸送能が高く、かつガラス転移温度が高い有機化合物であることが好ましい。マトリックス材料として、特に限定されるものではないが、以下のような例が挙げられる。 The matrix material is preferably an organic compound having a high charge transport ability such as holes and electrons and a high glass transition temperature. Examples of the matrix material include, but are not limited to, the following.
(電子輸送層)
電子輸送層は、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送する層である。電子輸送層に用いられる電子輸送材料としては、電子親和力が大きいこと、電子移動度が大きいこと、安定性に優れること、およびトラップとなる不純物が発生しにくい物質であることが要求される。また、結晶化による膜質劣化を抑制する観点から、分子量400以上の化合物が好ましい。
(Electron transport layer)
The electron transport layer is a layer into which electrons are injected from the cathode and which transports the electrons. The electron-transporting material used in the electron-transporting layer is required to have a high electron affinity, a high electron mobility, excellent stability, and a substance that does not easily generate trapping impurities. From the viewpoint of suppressing film quality deterioration due to crystallization, a compound having a molecular weight of 400 or more is preferable.
本発明における電子輸送層には、正孔の移動を効率よく阻止できる正孔阻止層も同義のものとして含まれる。正孔阻止層および電子輸送層は単独でも複数の材料が積層されて構成されていてもよい。 The electron-transporting layer in the present invention also includes a hole-blocking layer capable of efficiently blocking the movement of holes. The hole-blocking layer and the electron-transporting layer may be composed of a single material or a laminate of multiple materials.
電子輸送材料としては、多環芳香族誘導体、スチリル系芳香環誘導体、キノン誘導体、リンオキサイド誘導体、トリス(8-キノリノラート)アルミニウム(III)などのキノリノール錯体、ベンゾキノリノール錯体、ヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体などの各種金属錯体が挙げられる。駆動電圧を低減し、素子効率をより向上させる観点から、電子受容性窒素を含むヘテロアリール基を有する化合物を用いることが好ましい。ここで、電子受容性窒素とは、隣接原子との間に多重結合を形成している窒素原子を表す。電子受容性窒素を含むヘテロアリール基は、電子親和力が大きいため、陰極から電子が注入しやすくなり、より低電圧駆動が可能となる。また、発光層への電子の供給が多くなり、再結合確率が高くなるため素子効率がより向上する。電子受容性窒素を含むヘテロアリール基構造を有する化合物としては、例えば、ピリジン誘導体、トリアジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、キナゾリン誘導体、ナフチリジン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、フェナントロリン誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、フェナンスロイミダゾール誘導体、ビピリジンやターピリジンなどのオリゴピリジン誘導体などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。 Examples of electron transport materials include polycyclic aromatic derivatives, styryl aromatic ring derivatives, quinone derivatives, phosphorus oxide derivatives, quinolinol complexes such as tris(8-quinolinolate) aluminum (III), benzoquinolinol complexes, hydroxyazole complexes, and azomethine complexes. , tropolone metal complexes and flavonol metal complexes. From the viewpoint of reducing driving voltage and further improving device efficiency, it is preferable to use a compound having a heteroaryl group containing electron-accepting nitrogen. Here, electron-accepting nitrogen represents a nitrogen atom forming a multiple bond with an adjacent atom. A heteroaryl group containing an electron-accepting nitrogen has a high electron affinity, so that electrons can be easily injected from the cathode, enabling lower voltage driving. In addition, more electrons are supplied to the light-emitting layer, and the recombination probability increases, so that the device efficiency is further improved. Examples of compounds having a heteroaryl group structure containing an electron-accepting nitrogen include pyridine derivatives, triazine derivatives, pyrazine derivatives, pyrimidine derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives, quinazoline derivatives, naphthyridine derivatives, benzoquinoline derivatives, phenanthroline derivatives, and imidazole. derivatives, oxazole derivatives, thiazole derivatives, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, benzthiazole derivatives, phenanthroimidazole derivatives, oligopyridine derivatives such as bipyridine and terpyridine. You may use 2 or more types of these.
また、電子輸送材料が縮合多環芳香族骨格を有していると、ガラス転移温度が向上し、電子移動度が大きく、駆動電圧を低減することができるためより好ましい。このような縮合多環芳香族骨格としては、キノリノール骨格、トリアジン骨格、フルオランテン骨格、アントラセン骨格、ピレン骨格またはフェナントロリン骨格が好ましい。 Further, it is more preferable that the electron transporting material has a condensed polycyclic aromatic skeleton, because the glass transition temperature is improved, the electron mobility is high, and the driving voltage can be reduced. As such a condensed polycyclic aromatic skeleton, a quinolinol skeleton, triazine skeleton, fluoranthene skeleton, anthracene skeleton, pyrene skeleton or phenanthroline skeleton is preferable.
電子輸送層は、ドナー性材料を含有してもよい。ここで、ドナー性材料とは、電子注入障壁の改善により、陰極または電子注入層からの電子輸送層への電子注入を容易にし、さらに電子輸送層の電気伝導性を向上させる化合物である。 The electron transport layer may contain a donor material. Here, the donor material is a compound that facilitates injection of electrons from the cathode or the electron injection layer into the electron transport layer by improving the electron injection barrier, and further improves the electrical conductivity of the electron transport layer.
ドナー性材料の好ましい例としては、Liなどのアルカリ金属、LiFなどのアルカリ金属を含有する無機塩、リチウムキノリノールなどのアルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩、アルカリ土類金属と有機物との錯体、EuやYbなどの希土類金属、希土類金属を含有する無機塩、希土類金属と有機物との錯体などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、金属リチウム、希土類金属、リチウムキノリノール(Liq)が好ましい。 Preferred examples of the donor material include alkali metals such as Li, inorganic salts containing alkali metals such as LiF, complexes of alkali metals and organic substances such as lithium quinolinol, alkaline earth metals, and alkali earth metals. Examples include inorganic salts, complexes of alkaline earth metals and organic substances, rare earth metals such as Eu and Yb, inorganic salts containing rare earth metals, and complexes of rare earth metals and organic substances. You may use 2 or more types of these. Among these, metallic lithium, rare earth metals, and lithium quinolinol (Liq) are preferred.
(電子注入層)
本発明において、陰極と電子輸送層の間に、電子注入層を設けてもよい。一般的に、電子注入層は、陰極から電子輸送層への電子の注入を助ける目的で形成され、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物や、上記のドナー性材料により構成される。また、これらを2種以上含有してもよい。これらの中でも、トリアジン誘導体、フェナントロリン誘導体、オリゴピリジン誘導体が好ましく、フェナントロリン誘導体、ターピリジン誘導体がより好ましく、下記一般式(7)で表されるフェナントロリン誘導体がさらに好ましい。すなわち、本発明の発光素子は、電子注入層に一般式(7)で表されるフェナントロリン誘導体を含有することが好ましい。
(Electron injection layer)
In the present invention, an electron injection layer may be provided between the cathode and the electron transport layer. In general, the electron injection layer is formed for the purpose of assisting the injection of electrons from the cathode to the electron transport layer, and is composed of a compound having a heteroaryl ring structure containing electron-accepting nitrogen or the above-described donor material. . Moreover, you may contain 2 or more types of these. Among these, triazine derivatives, phenanthroline derivatives and oligopyridine derivatives are preferred, phenanthroline derivatives and terpyridine derivatives are more preferred, and phenanthroline derivatives represented by the following general formula (7) are even more preferred. That is, the light-emitting device of the present invention preferably contains the phenanthroline derivative represented by the general formula (7) in the electron injection layer.
上記一般式(7)中、Ar5は、p価の芳香族炭化水素基、およびp価の芳香族複素環基からなる群より選ばれる。pは1~3の自然数である。R301~R308は、それぞれ同じでも異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アリール基、ヘテロアリール基からなる群より選ばれる。Ar5のうち、p個のフェナントロリル基による置換位置は任意の位置である。 In the above general formula (7), Ar 5 is selected from the group consisting of p-valent aromatic hydrocarbon groups and p-valent aromatic heterocyclic groups. p is a natural number from 1 to 3; R 301 to R 308 may be the same or different and are selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a heterocyclic group, an aryl group and a heteroaryl group. Ar 5 can be substituted with p phenanthrolyl groups at any position.
芳香族炭化水素基としては、例えば、1価の場合、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基、ベンゾフェナントリル基、ベンゾアントラセニル基、クリセニル基、ピレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ベンゾフルオランテニル基、ジベンゾアントラセニル基、ペリレニル基、ヘリセニル基などが挙げられる。中でも、合成容易性、昇華性の観点から、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基、ピレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基や、これらの水素原子の少なくとも1部を除いた基が好ましい。芳香族炭化水素基は、置換基を有していても有していなくてもよい。環形成炭素数は特に限定されないが、好ましくは6以上40以下、より好ましくは6以上30以下の範囲である。また、隣接する2つの炭素原子上に各々置換基がある場合、それらの置換基同士で環構造を形成していてもよい。 Examples of aromatic hydrocarbon groups that are monovalent include phenyl, biphenyl, terphenyl, naphthyl, fluorenyl, benzofluorenyl, dibenzofluorenyl, phenanthryl, anthracenyl, benzo phenanthryl group, benzoanthracenyl group, chrysenyl group, pyrenyl group, fluoranthenyl group, triphenylenyl group, benzofluoranthenyl group, dibenzoanthracenyl group, perylenyl group, helicenyl group and the like. Among them, from the viewpoint of ease of synthesis and sublimation, phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, naphthyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, anthracenyl group, pyrenyl group, fluoranthenyl group, triphenylenyl group, and hydrogen atoms thereof A group excluding at least a part of is preferred. The aromatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. The number of ring-forming carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 6 or more and 40 or less, more preferably 6 or more and 30 or less. Also, when there are substituents on two adjacent carbon atoms, the substituents may form a ring structure.
芳香族複素環基とは、炭素以外の原子を1個以上環内に有する環状芳香族基を示し、例えば、1価の場合、ピリジル基、フラニル基、チオフェニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ピラジニル基、ピリミジル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、ナフチリジニル基、シンノリニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、カルボリニル基、インドロカルバゾリル基、ベンゾフロカルバゾリル基、ベンゾチエノカルバゾリル基、ジヒドロインデノカルバゾリル基、ベンゾキノリニル基、アクリジニル基、ジベンゾアクリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、イミダゾピリジル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フェナントロリニル基などが挙げられる。ただし、ナフチリジニル基とは、1,5-ナフチリジニル基、1,6-ナフチリジニル基、1,7-ナフチリジニル基、1,8-ナフチリジニル基、2,6-ナフチリジニル基、2,7-ナフチリジニル基のいずれかを示す。芳香族複素環基は置換基を有していても有していなくてもよい。芳香族複素環基の環形成炭素数は特に限定されないが、好ましくは、2以上40以下、より好ましくは2以上30以下の範囲である。 The aromatic heterocyclic group refers to a cyclic aromatic group having one or more atoms other than carbon in the ring. For example, monovalent pyridyl, furanyl, thiophenyl, quinolinyl, isoquinolinyl, pyrazinyl group, pyrimidyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, naphthyridinyl group, cinnolinyl group, phthalazinyl group, quinoxalinyl group, quinazolinyl group, benzofuranyl group, benzothiophenyl group, indolyl group, dibenzofuranyl group, dibenzothiophenyl group, carbazolyl group, benzocarbazolyl group, carbolinyl group, indolocarbazolyl group, benzofurocarbazolyl group, benzothienocarbazolyl group, dihydroindenocarbazolyl group, benzoquinolinyl group, acridinyl group, dibenzoacridinyl group, benzimidazolyl group, imidazopyridyl group, benzoxazolyl group, benzothiazolyl group, phenanthrolinyl group and the like. However, the naphthyridinyl group is any of a 1,5-naphthyridinyl group, a 1,6-naphthyridinyl group, a 1,7-naphthyridinyl group, a 1,8-naphthyridinyl group, a 2,6-naphthyridinyl group and a 2,7-naphthyridinyl group. or The aromatic heterocyclic group may or may not have a substituent. The number of ring-forming carbon atoms in the aromatic heterocyclic group is not particularly limited, but is preferably in the range of 2 to 40, more preferably in the range of 2 to 30.
芳香族炭化水素基または芳香族複素環基は、フェナントリル基以外にさらに置換基を有していてもよい。 The aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group may have a substituent other than the phenanthryl group.
昇華性および薄膜形成性の観点から、pは2が好ましい。 From the viewpoint of sublimability and thin film formability, p is preferably 2.
一般式(7)で表されるフェナントロリン誘導体の一例を以下に示す。 An example of the phenanthroline derivative represented by general formula (7) is shown below.
また、電子注入層に絶縁体や半導体の無機物を用いることもできる。これらの材料を用いることにより、発光素子の短絡を抑制し、電子注入性を向上させることができるので好ましい。 Inorganic substances such as insulators and semiconductors can also be used for the electron injection layer. By using these materials, it is possible to suppress the short circuit of the light-emitting element and improve the electron injection property, which is preferable.
このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物などの金属化合物が好ましい。これらを2種以上用いてもよい。 As such an insulator, metal compounds such as alkali metal chalcogenides, alkaline earth metal chalcogenides, alkali metal halides, and alkaline earth metal halides are preferable. You may use 2 or more types of these.
(電荷発生層)
本発明における電荷発生層は、一般に二重層からなり、具体的には、n型電荷発生層およびp型電荷発生層からなるpn接合型電荷発生層として用いることができる。上記pn接合型電荷発生層は、発光素子中で電圧が印加されることにより、電荷を発生、または電荷を正孔および電子に分離し、これらの正孔および電子を正孔輸送層および電子輸送層を経由して発光層に注入する。具体的には、発光層が積層された発光素子において中間層の電荷発生層として機能する。n型電荷発生層は陽極側に存在する第一発光層に電子を供給し、p型電荷発生層は陰極側に存在する第二発光層に正孔を供給する。そのため、複数の発光層を積層した発光素子における発光効率を改善でき、駆動電圧を低減することができ、発光素子の耐久性も向上する。
(Charge generating layer)
The charge generation layer in the present invention generally consists of a double layer, and specifically can be used as a pn junction type charge generation layer consisting of an n-type charge generation layer and a p-type charge generation layer. The pn junction charge generation layer generates charges or separates the charges into holes and electrons when a voltage is applied in the light emitting device, and transfers these holes and electrons to the hole transport layer and the electron transport layer. injected into the light-emitting layer through the layer. Specifically, it functions as an intermediate charge-generating layer in a light-emitting element in which light-emitting layers are stacked. The n-type charge-generating layer supplies electrons to the first light-emitting layer on the anode side, and the p-type charge-generating layer supplies holes to the second light-emitting layer on the cathode side. Therefore, it is possible to improve the luminous efficiency of a light-emitting element in which a plurality of light-emitting layers are stacked, reduce the driving voltage, and improve the durability of the light-emitting element.
上記n型電荷発生層は、n型ドーパントおよびホストからなり、これらは従来の材料を用いることができる。例えば、n型ドーパントとして、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、アルカリ金属もしくはその塩、希土類金属が好ましく、金属リチウム、フッ化リチウム(LiF)、リチウムキノリノール(Liq)、金属イッテルビウムがさらに好ましい。また、ホストとして、トリアジン誘導体、フェナントロリン誘導体、オリゴピリジン誘導体などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、トリアジン誘導体、フェナントロリン誘導体、オリゴピリジン誘導体が好ましく、フェナントロリン誘導体、ターピリジン誘導体がより好ましく、前記一般式(7)で表されるフェナントロリン誘導体がさらに好ましい。すなわち、本発明の発光素子は、電荷発生層に一般式(7)で表されるフェナントロリン誘導体を含有することが好ましい。 The n-type charge generation layer consists of an n-type dopant and a host, which can be conventional materials. Examples of n-type dopants include alkali metals, alkaline earth metals, and rare earth metals. You may use 2 or more types of these. Among these, alkali metals or salts thereof, and rare earth metals are preferable, and metallic lithium, lithium fluoride (LiF), lithium quinolinol (Liq), and metallic ytterbium are more preferable. Examples of hosts include triazine derivatives, phenanthroline derivatives, oligopyridine derivatives and the like. You may use 2 or more types of these. Among these, triazine derivatives, phenanthroline derivatives and oligopyridine derivatives are preferred, phenanthroline derivatives and terpyridine derivatives are more preferred, and phenanthroline derivatives represented by the general formula (7) are even more preferred. That is, the light emitting device of the present invention preferably contains the phenanthroline derivative represented by the general formula (7) in the charge generation layer.
上記p型電荷発生層は、p型ドーパントおよびホストからなり、これらは従来の材料を用いることができる。例えば、p型ドーパントとして、テトラフルオレ-7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン(F4-TCNQ)、テトラシアノキノジメタン誘導体、ラジアレン誘導体、ヨウ素、FeCl3、FeF3、SbCl5などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。これらの中でも、アリールアミン誘導体が好ましい。 The p-type charge generation layer consists of a p-type dopant and a host, which can be conventional materials. For example, p-type dopants include tetrafluor-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (F4-TCNQ), tetracyanoquinodimethane derivatives, radialene derivatives, iodine, FeCl 3 , FeF 3 , SbCl 5 etc. You may use 2 or more types of these. Among these, arylamine derivatives are preferred.
(発光素子の製造方法)
発光素子を構成する上記各層の形成方法は、ドライプロセスまたはウェットプロセスのいずれでもよく、例えば、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法、インクジェット法、印刷法などが挙げられる。これらの中でも、素子特性の観点から、抵抗加熱蒸着が好ましい。
(Method for manufacturing light-emitting device)
A method for forming each layer constituting the light-emitting element may be either a dry process or a wet process, and examples thereof include resistance heating deposition, electron beam deposition, sputtering, molecular lamination, coating, inkjet, and printing. . Among these, resistance heating vapor deposition is preferable from the viewpoint of device characteristics.
有機層の厚みは、発光物質の抵抗値によるため限定することはできないが、1~1000nmが好ましい。発光層、電子輸送層、正孔輸送層の膜厚はそれぞれ、好ましくは1nm以上200nm以下であり、さらに好ましくは5nm以上100nm以下である。 The thickness of the organic layer depends on the resistance value of the light-emitting substance and cannot be limited, but is preferably 1 to 1000 nm. Each of the light-emitting layer, the electron transport layer, and the hole transport layer preferably has a film thickness of 1 nm or more and 200 nm or less, more preferably 5 nm or more and 100 nm or less.
(発光素子の特性)
本発明の実施の形態に係る発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる機能を有する。ここで電気エネルギーとしては主に直流電流が使用されるが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はなく、素子の目的によって要求される特性値が異なるが、素子の消費電力や寿命の観点から低電圧で高い輝度が得られることが好ましい。
(Characteristics of light-emitting element)
A light emitting device according to an embodiment of the present invention has a function of converting electrical energy into light. Here, direct current is mainly used as electric energy, but pulse current and alternating current can also be used. The current value and voltage value are not particularly limited, and the required characteristic values differ depending on the purpose of the device. However, from the viewpoint of power consumption and life of the device, it is preferable to obtain high luminance at a low voltage.
本発明の実施の形態に係る発光素子は、色純度を高める観点から、通電による蛍光スペクトルにおいて、色純度をより向上させる観点から、半値幅は、45nm以下が好ましく、35nm以下がより好ましく、30nm以下がさらに好ましい。 In the light-emitting device according to the embodiment of the present invention, from the viewpoint of improving color purity, the half-value width is preferably 45 nm or less, more preferably 35 nm or less, and 30 nm from the viewpoint of further improving color purity in the fluorescence spectrum by energization. More preferred are:
<色変換組成物>
本発明における色変換組成物とは、入射光を、その入射光とは異なる波長の光に変換する組成物を表す。入射光よりも長波長の光に変換することが好ましい。本発明の色変換組成物は、一般式(3)で表される構造を有する化合物およびバインダー樹脂を含有する。一般式(3)で表される構造を有する化合物は、入射光を、その入射光とは異なる波長の光に変換する色変換組成物にも好適に用いることができる。
<Color conversion composition>
The color conversion composition in the present invention represents a composition that converts incident light into light with a wavelength different from that of the incident light. It is preferable to convert the incident light to light of a longer wavelength. The color conversion composition of the present invention contains a compound having a structure represented by general formula (3) and a binder resin. A compound having a structure represented by general formula (3) can also be suitably used in a color conversion composition that converts incident light into light with a wavelength different from that of the incident light.
(バインダー樹脂)
バインダー樹脂の好適な具体例としては、例えば、国際公開第2016/190283号、国際公開第2017/61337号、国際公開第2018/43237号、国際公開第2019/21813号および国際公開第2019/188019号等に記載されているものが挙げられる。
(binder resin)
Suitable specific examples of the binder resin include, for example, International Publication No. 2016/190283, International Publication No. 2017/61337, International Publication No. 2018/43237, International Publication No. 2019/21813 and International Publication No. 2019/188019. and the like.
(溶剤)
本発明の色変換組成物は、溶剤を含有してもよく、流動状態の樹脂の粘度を調整することができる。溶剤としては、例えば、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ヘキサン、アセトン、テルピネオール、テキサノール、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、メチルセルソルブ、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの中でも、特にトルエンや酢酸エチルは、一般式(3)で表される構造を有する化合物の耐久性を維持し、乾燥後の残存溶剤が少ない点で好適に用いられる。
(solvent)
The color conversion composition of the present invention may contain a solvent to adjust the viscosity of the resin in a fluid state. Examples of solvents include toluene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, hexane, acetone, terpineol, texanol, ethyl acetate, tetrahydrofuran, methyl cellosolve, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate and the like. You may contain 2 or more types of these. Among these, toluene and ethyl acetate are particularly preferred because they maintain the durability of the compound having the structure represented by the general formula (3) and leave little residual solvent after drying.
(その他の成分)
本発明の色変換組成物は、必要に応じて、光安定化剤、酸化防止剤、加工および熱安定化剤、紫外線吸収剤等の耐光性安定化剤、散乱粒子、シリコーン微粒子、シランカップリング剤等、その他の成分(添加剤)を含有してもよい。
(other ingredients)
The color conversion composition of the present invention contains, if necessary, a light stabilizer, an antioxidant, a processing and heat stabilizer, a light stabilizer such as an ultraviolet absorber, scattering particles, silicone fine particles, and a silane coupling agent. It may contain other components (additives) such as agents.
光安定化剤としては、例えば、3級アミン、カテコール誘導体およびニッケル化合物や、Sc、V、Mn、Fe、Co、Cu、Y、Zr、Mo、Agおよびランタノイドからなる群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属を含む、錯体や有機酸との塩などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 Examples of light stabilizers include tertiary amines, catechol derivatives, nickel compounds, and at least one selected from the group consisting of Sc, V, Mn, Fe, Co, Cu, Y, Zr, Mo, Ag, and lanthanoids. including transition metal complexes and salts with organic acids. You may contain 2 or more types of these.
酸化防止剤としては、例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノール等のフェノール系酸化防止剤などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 Examples of antioxidants include phenolic antioxidants such as 2,6-di-tert-butyl-p-cresol and 2,6-di-tert-butyl-4-ethylphenol. You may contain 2 or more types of these.
加工および熱安定化剤としては、例えば、トリブチルホスファイト、トリシクロヘキシルホスファイト、トリエチルホスフィン、ジフェニルブチルホスフィン等のリン系安定化剤などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 Processing and thermal stabilizers include, for example, phosphorus-based stabilizers such as tributylphosphite, tricyclohexylphosphite, triethylphosphine, diphenylbutylphosphine, and the like. You may contain 2 or more types of these.
耐光性安定化剤としては、例えば、2-(5-メチル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-〔2-ヒドロキシ-3,5-ビス(α,α-ジメチルベンジル)フェニル〕-2H-ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール類などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 Examples of light stabilizers include 2-(5-methyl-2-hydroxyphenyl)benzotriazole, 2-[2-hydroxy-3,5-bis(α,α-dimethylbenzyl)phenyl]-2H- Examples include benzotriazoles such as benzotriazole. You may contain 2 or more types of these.
散乱粒子としては、屈折率が1.7~2.8である無機粒子が好ましく、例えば、チタニア、ジルコニア、アルミナ、セリア、酸化スズ、酸化インジウム、酸化鉄、酸化亜鉛、窒化アルミ、アルミニウム、スズ、チタンまたはジルコニウムの硫化物、チタンまたはジルコニウムの水酸化物等の粒子などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 As the scattering particles, inorganic particles having a refractive index of 1.7 to 2.8 are preferable, such as titania, zirconia, alumina, ceria, tin oxide, indium oxide, iron oxide, zinc oxide, aluminum nitride, aluminum, and tin. , particles of titanium or zirconium sulfide, titanium or zirconium hydroxide, and the like. You may contain 2 or more types of these.
本発明の色変換組成物において、これらの添加剤の含有量は、化合物のモル吸光係数、発光量子収率および励起波長における吸収強度、作製する色変換シートの厚みや透過率に応じて適宜選択することができる。バインダー樹脂100重量部に対して、1.0×10-1重量部以上10重量部以下が好ましい。 In the color conversion composition of the present invention, the content of these additives is appropriately selected depending on the molar absorption coefficient of the compound, the emission quantum yield, the absorption intensity at the excitation wavelength, and the thickness and transmittance of the color conversion sheet to be produced. can do. It is preferably 1.0×10 −1 parts by weight or more and 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
<色変換組成物の製造方法>
本発明の色変換組成物は、例えば、バインダー樹脂、一般式(3)で表される構造を有する化合物、必要に応じて添加剤や溶剤等を所定の組成になるよう混合した後、撹拌・混練機を用いて均質に混合または混練することにより得ることができる。撹拌・混練機としては、例えば、ホモジナイザー、自公転型撹拌機、3本ローラー、ボールミル、遊星式ボールミル、ビーズミル等が挙げられる。混合または分散後、もしくは混合または分散の過程において、真空もしくは減圧条件下で脱泡することも好ましく行われる。また、ある特定の成分を事前に混合することや、エージング等の処理をしても構わない。エバポレーターによって溶剤を除去して所望の固形分濃度にすることも可能である。
<Method for producing color conversion composition>
The color conversion composition of the present invention is prepared by mixing, for example, a binder resin, a compound having a structure represented by general formula (3), and, if necessary, additives and solvents so as to obtain a predetermined composition, followed by stirring and mixing. It can be obtained by homogeneously mixing or kneading using a kneader. The stirring/kneading machine includes, for example, a homogenizer, a rotation-revolution stirrer, a three-roller, a ball mill, a planetary ball mill, and a bead mill. After mixing or dispersing, or during the process of mixing or dispersing, defoaming under vacuum or reduced pressure conditions is also preferably performed. In addition, it may be possible to mix certain specific components in advance or to perform processing such as aging. It is also possible to remove the solvent by an evaporator to achieve the desired solids concentration.
<色変換シート>
本発明の色変換シートは、光源等の発光体からの入射光を、その入射光とは異なる波長の光に変換するシートであり、前述の本発明の色変換組成物を含有する。入射光よりも長波長の光に変換することが好ましい。
<Color conversion sheet>
The color conversion sheet of the present invention is a sheet that converts incident light from a light-emitting body such as a light source into light having a wavelength different from that of the incident light, and contains the aforementioned color conversion composition of the present invention. It is preferable to convert the incident light to light of a longer wavelength.
本発明の色変換シートは、前述の色変換組成物から形成される層である色変換層を含むことが好ましい。色変換層の残存溶剤量は、色変換シートの耐久性をより向上させる観点から、0.5重量%以下が好ましい。一方、色変換層の残存溶剤量は、色変換シートの発光効率をより向上させる観点から、0.1重量%以上が好ましい。 The color conversion sheet of the present invention preferably includes a color conversion layer which is a layer formed from the color conversion composition described above. The amount of residual solvent in the color conversion layer is preferably 0.5% by weight or less from the viewpoint of further improving the durability of the color conversion sheet. On the other hand, the amount of residual solvent in the color conversion layer is preferably 0.1% by weight or more from the viewpoint of further improving the luminous efficiency of the color conversion sheet.
色変換シートの代表的な構造例として、例えば、以下の4つが挙げられる。 As representative structural examples of the color conversion sheet, there are, for example, the following four types.
図1に、本発明の色変換シートの一態様の模式断面図を示す。色変換シート1Aは、色変換層11によって構成される単層のシートである。色変換層11は、上述した色変換組成物の硬化物からなる層である。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of the color conversion sheet of the present invention. The
図2に、本発明の色変換シートの別の一態様の模式断面図を示す。色変換シート1Bは、基材層10と色変換層11との積層体であり、色変換層11が、基材層10の上に積層されている。
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of another embodiment of the color conversion sheet of the present invention. The
図3に、本発明の色変換シートの別の一態様の模式断面図を示す。色変換シート1Cは、複数の基材層10と、色変換層11との積層体であり、色変換層11が、複数の基材層10によって挟まれている。
FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of another embodiment of the color conversion sheet of the present invention. The color conversion sheet 1</b>C is a laminate of a plurality of base layers 10 and a
図4に、本発明の色変換シートの別の一態様の模式断面図を示す。色変換シート1Dは、複数の基材層10と、色変換層11と、複数のバリアフィルム12との積層体であり、色変換層11が、複数のバリアフィルム12によって挟まれ、さらに、これら色変換層11と複数のバリアフィルム12との積層体が、複数の基材層10によって挟まれている。すなわち、色変換シート1Dは、色変換層11の酸素、水分や熱による劣化を防ぐために、図4に示すようにバリアフィルム12を有していることも好ましい。
FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of another embodiment of the color conversion sheet of the present invention. The
色変換シートの厚みは、30~300μmが好ましい。ここで、色変換シートの厚みとは、色変換シートに含まれる全ての層をあわせた厚みをいい、JIS K7130(1999)プラスチック-フィルム及びシート-厚さ測定方法における機械的走査による厚さの測定方法A法に基づいて測定される膜厚(平均膜厚)のことをいう。色変換シートの厚みを30μm以上とすることにより、シートの強靭性を向上させることができ、300μm以下とすることにより、クラックを抑制することができる。 The thickness of the color conversion sheet is preferably 30-300 μm. Here, the thickness of the color conversion sheet refers to the total thickness of all layers included in the color conversion sheet, and the thickness measured by mechanical scanning in JIS K7130 (1999) Plastics - Films and Sheets - Thickness Measurement Method. It refers to the film thickness (average film thickness) measured based on the measurement method A method. By setting the thickness of the color conversion sheet to 30 μm or more, the toughness of the sheet can be improved, and by setting the thickness to 300 μm or less, cracks can be suppressed.
本発明の色変換シートは、発光のピーク波長が500nm以上580nm未満である発光材料(a)および/または発光のピーク波長が580nm以上750nm以下である発光材料(b)を含むことが好ましい。また、一般式(3)で表される構造を有する化合物は、発光材料(a)および/または発光材料(b)であることが好ましい。特に、色変換シートが発光材料(a)および発光材料(b)を含み、一般式(3)で表される構造を有する化合物が発光材料(a)であることがより好ましい。 The color conversion sheet of the present invention preferably contains a luminescent material (a) having a peak emission wavelength of 500 nm or more and less than 580 nm and/or a luminescent material (b) having a peak emission wavelength of 580 nm or more and 750 nm or less. Further, the compound having the structure represented by general formula (3) is preferably the luminescent material (a) and/or the luminescent material (b). In particular, it is more preferable that the color conversion sheet contains the luminescent material (a) and the luminescent material (b), and the compound having the structure represented by the general formula (3) is the luminescent material (a).
本発明の色変換シートにおいて、発光材料(a)の発光を発光材料(b)が効率よく吸収するため、発光材料(a)の発光スペクトルと発光材料(b)の吸収スペクトルの重なりを大きくすることが好ましい。そのため、発光材料(a)の発光ピーク波長における発光スペクトルの半値幅(以下、「ピーク半値幅」という)は、30nm以上が好ましい。ここで、発光材料(a)の発光スペクトルと発光材料(b)の吸収スペクトルの重なりを大きくすることにより、発光材料(b)の発光強度を維持しやすくなり、結果として発光材料(b)の耐久性をより向上させることができる。 In the color conversion sheet of the present invention, the emission spectrum of the luminescent material (a) and the absorption spectrum of the luminescent material (b) are overlapped so that the luminescent material (b) efficiently absorbs the light emitted by the luminescent material (a). is preferred. Therefore, the half-value width of the emission spectrum at the emission peak wavelength of the light-emitting material (a) (hereinafter referred to as "peak half-value width") is preferably 30 nm or more. Here, by increasing the overlap between the emission spectrum of the light-emitting material (a) and the absorption spectrum of the light-emitting material (b), it becomes easier to maintain the emission intensity of the light-emitting material (b). Durability can be further improved.
また、表示装置としたときに高色純度の発光を得るため、発光材料(a)のピーク半値幅は50nm以下が好ましく、40nm以下がより好ましい。 In order to obtain light emission with high color purity when used as a display device, the peak half width of the light-emitting material (a) is preferably 50 nm or less, more preferably 40 nm or less.
本発明の色変換シートの1つの例は、色変換層を1層以上含み、発光材料(a)および発光材料(b)が同一層に含まれる色変換シートである。この実施形態に係る色変換シートにおいては、励起状態の発光材料(a)の励起エネルギーが電磁波にならず、電子の共鳴により直接発光材料(b)へ移動する。これは蛍光共鳴エネルギー移動またはフェルスター共鳴エネルギー移動と呼ばれるものであり、発光材料(a)の励起エネルギーが光となって放出され、発光材料(b)によって吸収される場合と比べ、エネルギー移動効率が非常に高い現象である。そのため、同一層に含まれる発光材料(a)の含有量と、発光材料(b)の含有量のモル比は、発光材料(a):発光材料(b)=50:1~500:1が好ましい。 One example of the color conversion sheet of the present invention is a color conversion sheet containing one or more color conversion layers and containing the luminescent material (a) and the luminescent material (b) in the same layer. In the color conversion sheet according to this embodiment, the excitation energy of the luminescent material (a) in the excited state does not become electromagnetic waves, but directly moves to the luminescent material (b) due to electron resonance. This is called fluorescence resonance energy transfer or Förster resonance energy transfer, and the energy transfer efficiency is higher than when the excitation energy of the luminescent material (a) is emitted as light and absorbed by the luminescent material (b). is a very high phenomenon. Therefore, the molar ratio of the content of the luminescent material (a) and the content of the luminescent material (b) contained in the same layer is 50:1 to 500:1. preferable.
本発明の色変換シートのもう1つの例は、色変換層を2層以上含み、発光材料(a)および発光材料(b)が異なる層に含まれる色変換シートである。このような色変換層の具体例としては、例えば、少なくとも以下の(A)層および(B)層を含む色変換シートである。
(A)層:少なくとも発光材料(a)およびバインダー樹脂を含有する層。
(B)層:少なくとも発光材料(b)およびバインダー樹脂を含有する層。
この実施形態に係る色変換シートにおいては、フェルスター共鳴エネルギー移動は起こらないため、(A)層に含まれる発光材料(a)と(B)層に含まれる前記発光材料(b)とのモル比が、発光材料(a):発光材料(b)=5:1~100:1であることが好ましい。
Another example of the color conversion sheet of the present invention is a color conversion sheet comprising two or more color conversion layers, in which the luminescent material (a) and the luminescent material (b) are contained in different layers. A specific example of such a color conversion layer is a color conversion sheet including at least the following (A) layer and (B) layer.
(A) layer: a layer containing at least a light-emitting material (a) and a binder resin.
(B) layer: a layer containing at least the luminescent material (b) and a binder resin.
In the color conversion sheet according to this embodiment, Förster resonance energy transfer does not occur. The ratio of luminescent material (a):luminescent material (b) is preferably 5:1 to 100:1.
発光材料(b)としては、その発光のピーク波長が580nm以上750nm以下である発光材料、すなわち赤色発光を示す材料が好ましく、有機発光材料、無機蛍光体、無機量子ドットなどの発光材料を用いることができる。有機発光材料としてはピロメテン骨格を有する発光材料を好適に用いることができる。これは従来の有機赤色発光材料に比べて発光スペクトルの半値幅が狭く、高色純度の赤色発光を示すからである。これにより表示装置の色再現性の向上に貢献できる。 As the light-emitting material (b), a light-emitting material having an emission peak wavelength of 580 nm or more and 750 nm or less, that is, a material exhibiting red light emission is preferable, and a light-emitting material such as an organic light-emitting material, an inorganic phosphor, or an inorganic quantum dot can be used. can be done. A light-emitting material having a pyrromethene skeleton can be suitably used as the organic light-emitting material. This is because the half-value width of the emission spectrum is narrower than that of conventional organic red light-emitting materials, and red light emission with high color purity is exhibited. This can contribute to improving the color reproducibility of the display device.
(基材層)
基材層としては、例えば、ガラスや樹脂フィルムなどが挙げられる。樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリイミドなどのプラスチックのフィルムが好ましい。フィルムの剥離のし易さから、基材層は、あらかじめ表面が離型処理されていてもよい。基材層の厚さは、38μm以上、3000μm以下が好ましい。
(Base material layer)
Examples of the substrate layer include glass and resin films. As the resin film, plastic films such as polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide, polycarbonate, polypropylene, and polyimide are preferable. The surface of the base material layer may be subjected to a release treatment in advance in order to facilitate the peeling of the film. The thickness of the base material layer is preferably 38 μm or more and 3000 μm or less.
(色変換層)
色変換層の厚みは、10μm~50μmが好ましい。
(color conversion layer)
The thickness of the color conversion layer is preferably 10 μm to 50 μm.
色変換層は、例えば、上述した方法で作製した色変換組成物を、基材層やバリアフィルム等の下地上に塗布し、乾燥させることにより、形成することができる。 The color conversion layer can be formed, for example, by applying the color conversion composition prepared by the method described above onto a substrate such as a base material layer or a barrier film and drying the composition.
色変換層は、一層であっても、二層以上であってもよい。色変換層が二層以上である場合、それらのうちの少なくとも一層に一般式(3)で表される構造を有する化合物が含まれることが好ましい。 The color conversion layer may be one layer or two or more layers. When the color conversion layer has two or more layers, it is preferable that at least one of them contains a compound having a structure represented by general formula (3).
(バリア層)
バリア層としては、色変換層への酸素、水分、熱などの侵入を抑制するものが好ましく、バリア層を2層以上有してもよい。色変換層の両面にバリア層を有してもよいし、片面にバリア層を有してもよい。
(barrier layer)
As the barrier layer, one that suppresses the entry of oxygen, moisture, heat, etc. into the color conversion layer is preferable, and two or more barrier layers may be provided. Both sides of the color conversion layer may have barrier layers, or one side may have a barrier layer.
ガスバリア性を有するフィルムとしては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウムなどの無機酸化物や、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、炭化窒化ケイ素などの無機窒化物、これらに他の元素を添加した金属酸化物薄膜や金属窒化物薄膜、あるいはポリ塩化ビニリデン、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、酢酸ビニルのけん化物等のポリビニルアルコール系樹脂などの各種樹脂を含むフィルムなどが挙げられる。これらを2種以上含んでもよい。水分に対してバリア機能を有するフィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデンと塩化ビニル、塩化ビニリデンとアクリロニトリルの共重合物、フッ素系樹脂、酢酸ビニルのけん化物等のポリビニルアルコール系樹脂などの各種樹脂を含むフィルムなどが挙げられる。 Examples of films having gas barrier properties include inorganic oxides such as silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, tantalum oxide, zinc oxide, tin oxide, indium oxide, yttrium oxide, and magnesium oxide; Inorganic nitrides such as titanium and silicon carbide nitride, metal oxide thin films and metal nitride thin films added with other elements, polyvinylidene chloride, acrylic resins, silicone resins, melamine resins, urethane resins, Films containing various resins such as fluorine-based resins, polyvinyl alcohol-based resins such as saponified products of vinyl acetate, and the like are included. Two or more of these may be included. Examples of films having a barrier function against moisture include polyethylene, polypropylene, nylon, polyvinylidene chloride, copolymers of vinylidene chloride and vinyl chloride, vinylidene chloride and acrylonitrile copolymers, fluororesins, and saponified vinyl acetate. Examples include films containing various resins such as polyvinyl alcohol-based resins.
本発明の色変換シートは、要求される機能に応じて、光拡散層、粘着層、反射防止機能、防眩機能、反射防止防眩機能、ハードコート機能(耐摩擦機能)、帯電防止機能、防汚機能、電磁波シールド機能、赤外線カット機能、紫外線カット機能、偏光機能、調色機能を有した補助層などをさらに有してもよい。 The color conversion sheet of the present invention has a light diffusion layer, an adhesive layer, an antireflection function, an antiglare function, an antireflection antiglare function, a hard coat function (friction resistance function), an antistatic function, an antistatic function, and an antiglare function. An auxiliary layer having an antifouling function, an electromagnetic shielding function, an infrared ray cutting function, an ultraviolet ray cutting function, a polarizing function, and a toning function may be further provided.
(その他のフィルム)
本発明の実施形態に係る色変換シートは、偏光反射フィルム、拡散シート、プリズムシート、波長選択反射フィルム等をさらに備えていてもよい。波長選択反射フィルムの好適な具体例としては、例えば国際公開第2017/164155号、特開2018-81250号公報に記載されているものが挙げられる。
(other films)
The color conversion sheet according to the embodiment of the present invention may further include a polarizing reflective film, a diffusion sheet, a prism sheet, a wavelength selective reflective film, and the like. Preferred specific examples of the wavelength-selective reflective film include those described in International Publication No. 2017/164155 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-81250.
<色変換シートの製造方法>
次に、本発明の色変換シートの製造方法の一例を説明する。上述した方法で作製した色変換組成物を基材上に塗布し、乾燥することにより、色変換層を形成する。バインダー樹脂が熱硬化性樹脂の場合、色変換組成物を基材上に塗布した後、加熱硬化して色変換層を形成してもよく、バインダー樹脂が光硬化性樹脂の場合、色変換組成物を基材上に塗布した後、光硬化して色変換層を形成してもよい。
<Manufacturing method of color conversion sheet>
Next, an example of the method for manufacturing the color conversion sheet of the present invention will be described. A color conversion layer is formed by applying the color conversion composition prepared by the method described above onto a substrate and drying it. When the binder resin is a thermosetting resin, the color conversion composition may be coated on the substrate and then cured by heating to form a color conversion layer. The material may be coated on a substrate and then photocured to form a color conversion layer.
塗布は、リバースロールコーター、ブレードコーター、コンマコーター、スリットダイコーター、ダイレクトグラビアコーター、オフセットグラビアコーター、キスコーター、ナチュラルロールコーター、エアーナイフコーター、ロールブレードコーター、トゥーストリームコーター、ロッドコーター、ワイヤーバーコーター、アプリケーター、ディップコーター、カーテンコーター、スピンコーター、ナイフコーター等により行うことができる。色変換層の膜厚均一性を得るためには、スリットダイコーター、コンマコーター、ディップコーターで塗布することが好ましい。 Coating includes reverse roll coater, blade coater, comma coater, slit die coater, direct gravure coater, offset gravure coater, kiss coater, natural roll coater, air knife coater, roll blade coater, two stream coater, rod coater, wire bar coater, An applicator, dip coater, curtain coater, spin coater, knife coater, or the like can be used. In order to obtain uniform film thickness of the color conversion layer, it is preferable to apply with a slit die coater, a comma coater, or a dip coater.
色変換層の乾燥は、熱風乾燥機や赤外線乾燥機等の一般的な加熱装置を用いて行うことができる。この場合、加熱温度は60~200℃が好ましく、加熱時間は2分間~4時間が好ましい。また、ステップキュア等の方法により段階的に加熱硬化することも可能である。 Drying of the color conversion layer can be performed using a general heating device such as a hot air dryer or an infrared dryer. In this case, the heating temperature is preferably 60 to 200° C., and the heating time is preferably 2 minutes to 4 hours. It is also possible to heat and harden in stages by a method such as step curing.
色変換層を作製した後、必要に応じて基材を変更することも可能である。この場合、簡易的な方法としてはホットプレートを用いて貼り替えを行なう方法や、真空ラミネーターやドライフィルムラミネーターを用いた方法などが挙げられる。 After producing the color conversion layer, it is also possible to change the base material if necessary. In this case, as a simple method, there are a method of re-sticking using a hot plate, a method using a vacuum laminator or a dry film laminator, and the like.
<光源ユニット>
本発明の光源ユニットは、少なくとも光源と、前述の本発明の色変換シートを含む。本発明の光源ユニットに含まれる光源は、上述の励起光の発生源となるものである。光源と色変換シートとの配置方法については特に限定されず、光源と色変換シートとを密着させた構成を取ってもよいし、光源と色変換シートとを離したリモートフォスファー形式を取ってもよい。また、光源ユニットは、色純度を高める目的で、さらにカラーフィルターを備える構成を取ってもよい。
<Light source unit>
A light source unit of the present invention includes at least a light source and the aforementioned color conversion sheet of the present invention. The light source included in the light source unit of the present invention is the source of the excitation light described above. The method of arranging the light source and the color conversion sheet is not particularly limited, and a configuration in which the light source and the color conversion sheet are in close contact with each other may be adopted, or a remote phosphor type in which the light source and the color conversion sheet are separated from each other may be adopted. good too. In addition, the light source unit may further include a color filter for the purpose of increasing color purity.
<光源>
光源の種類は、発光材料(a)および発光材料(b)が吸収可能な波長領域に発光を示すものであればいずれの光源でも用いることができる。例えば、熱陰極管や冷陰極管、無機ELなどの蛍光性光源、有機エレクトロルミネッセンス素子光源、LED光源、白熱光源、あるいは太陽光などいずれの光源でも原理的には利用可能である。これらの中でも、LEDが好適な光源であり、ディスプレイ(表示装置)や照明用途では、青色光の色純度を高められる点で、430~500nmの範囲の光源を持つ青色LEDがさらに好適な光源である。
<Light source>
Any light source can be used as long as it emits light in a wavelength region that can be absorbed by the light emitting material (a) and the light emitting material (b). For example, any light source such as a hot-cathode tube, a cold-cathode tube, a fluorescent light source such as an inorganic EL, an organic electroluminescence element light source, an LED light source, an incandescent light source, or sunlight can be used in principle. Among these, LEDs are preferable light sources, and blue LEDs having a light source in the range of 430 to 500 nm are more preferable light sources in terms of increasing the color purity of blue light for displays (display devices) and lighting applications. be.
光源は1種類の発光ピークを持つものでもよく、2種類以上の発光ピークを持つものでもよいが、色純度を高めるためには1種類の発光ピークを持つものが好ましい。また、発光ピークの種類の異なる複数の光源を任意に組み合わせて使用することも可能である。 The light source may have one type of emission peak, or may have two or more types of emission peaks, but preferably has one type of emission peak in order to increase color purity. It is also possible to arbitrarily combine and use a plurality of light sources having different types of emission peaks.
本発明における光源ユニットは、空間照明、バックライト等種々の光源に有用であり、具体的には、表示装置、照明、インテリア、標識、看板などの用途に使用できるが、特に表示装置や照明用途に特に好適に用いられる。 The light source unit in the present invention is useful for various light sources such as space illumination and backlight, and specifically, it can be used for applications such as display devices, lighting, interiors, signs, signboards, etc., but it is particularly useful for display devices and lighting applications. is particularly preferably used for
<表示装置、照明装置>
本発明の表示装置は、少なくとも、上述した本発明の発光素子および/または上述した色変換シートを備える。例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置には、バックライトユニットとして、上述した本発明の光源ユニットが好ましく用いられる。また、上述した発光素子を用いて、例えば、マトリクスおよび/またはセグメント方式で表示する、高発光効率かつ耐久性に優れた有機ELディスプレイ等の表示装置を作製することができる。
<Display device, lighting device>
A display device of the present invention includes at least the light-emitting element of the present invention described above and/or the color conversion sheet described above. For example, the light source unit of the present invention described above is preferably used as a backlight unit in a display device such as a liquid crystal display. Further, by using the above-described light-emitting element, for example, a display device such as an organic EL display having high luminous efficiency and excellent durability, which displays in a matrix and/or a segment system, can be manufactured.
また、本発明の照明装置は、少なくとも、上述した本発明の発光素子および/または上述した本発明の色変換シートを備える。例えば、この照明装置は、光源ユニットとしての青色LED光源と、この青色LED光源からの青色光をこれよりも長波長の光に変換する色変換シートとを組み合わせて、白色光を発光するように構成される。また、上述した本発明の発光素子を用いて照明装置を得ることもできる。これらの照明装置としては、例えば、医療用照明、インテリア照明などが挙げられ、鮮やかな発光色、高耐久性、高いデザイン性を両立することができる。 Further, a lighting device of the present invention includes at least the light-emitting element of the present invention described above and/or the color conversion sheet of the present invention described above. For example, this illumination device combines a blue LED light source as a light source unit and a color conversion sheet that converts the blue light from the blue LED light source into light with a longer wavelength to emit white light. Configured. A lighting device can also be obtained using the above-described light-emitting element of the present invention. These lighting devices include, for example, medical lighting, interior lighting, and the like, and can achieve both bright emission colors, high durability, and high designability.
光源の種類は、発光材料(a)および発光材料(b)が吸収可能な波長領域に発光を示すものであればいずれの光源でも用いることができる。例えば、熱陰極管や冷陰極管、無機ELなどの蛍光性光源、有機エレクトロルミネッセンス素子光源、LED光源、白熱光源、あるいは太陽光などいずれの光源でも原理的には利用可能である。これらの中でも、LEDが好適な光源であり、表示装置や照明装置用途においては、青色光の色純度を高められる点で、430~500nmの範囲の光源を持つ青色LEDがさらに好適な光源である。 Any light source can be used as long as it emits light in a wavelength region that can be absorbed by the light emitting material (a) and the light emitting material (b). For example, any light source such as a hot-cathode tube, a cold-cathode tube, a fluorescent light source such as an inorganic EL, an organic electroluminescence element light source, an LED light source, an incandescent light source, or sunlight can be used in principle. Among these, an LED is a preferred light source, and a blue LED having a light source in the range of 430 to 500 nm is a more preferred light source in terms of increasing the color purity of blue light for use in display devices and lighting devices. .
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
各実施例および比較例における評価方法を以下に記載する。 Evaluation methods in each example and comparative example are described below.
(化合物の発光色および蛍光量子収率)
実施例1~5および比較例1~3により得られた化合物をトルエンに溶解し、10-5mol/Lの濃度に調整した。このトルエン溶液について、波長360nmにピークを有する紫外光を照射し、発光色を目視で確認した。さらに、浜松ホトニクス社製の絶対PL量子収率測定装置を用いて、蛍光量子収率を測定し、化合物の発光効率の指標とした。
(Emission color and fluorescence quantum yield of compound)
The compounds obtained in Examples 1-5 and Comparative Examples 1-3 were dissolved in toluene and adjusted to a concentration of 10 −5 mol/L. This toluene solution was irradiated with ultraviolet light having a peak at a wavelength of 360 nm, and the emission color was visually confirmed. Furthermore, using an absolute PL quantum yield measurement device manufactured by Hamamatsu Photonics, the fluorescence quantum yield was measured and used as an indicator of the luminous efficiency of the compound.
(発光素子の発光ピーク波長および外部量子効率)
実施例6~10および比較例4~6により得られた発光素子に、電流密度が10mA/cm2となるよう電圧を印加し、コニカミノルタ(株)製分光放射輝度計CS-1000を用いて、発光スペクトルを測定し、発光のピーク波長を読み取った。得られた発光はランバシアン放射であると仮定し、得られた発光スペクトルから外部量子効率(EQE)を算出し、発光素子の発光効率の指標とした。
(Emission Peak Wavelength and External Quantum Efficiency of Light Emitting Element)
A voltage was applied to the light emitting devices obtained in Examples 6 to 10 and Comparative Examples 4 to 6 so that the current density was 10 mA/cm 2 , and a spectral radiance meter CS-1000 manufactured by Konica Minolta Co., Ltd. was used. , the emission spectrum was measured and the peak wavelength of emission was read. Assuming that the obtained light emission is Lambassian radiation, the external quantum efficiency (EQE) was calculated from the obtained emission spectrum and used as an index of the light emission efficiency of the light emitting device.
(化合物および発光素子の耐久性)
外部量子効率を測定した発光素子において、10mA/cm2の電流密度を流したときの輝度を測定し、初期輝度とした。さらに、電流密度が10mA/cm2となるように電圧を印加し続け、フォトダイオードを用いて、初期輝度の90%の輝度となる時間(LT90)を測定し、化合物および発光素子の耐久性の指標とした。
(Durability of compound and light-emitting element)
In the light-emitting element for which the external quantum efficiency was measured, the luminance when a current density of 10 mA/cm 2 was applied was measured and defined as the initial luminance. Furthermore, a voltage was continuously applied so that the current density was 10 mA/cm 2 , and a photodiode was used to measure the time (LT90) when the luminance reached 90% of the initial luminance, and the durability of the compound and the light-emitting element was measured. used as an index.
(色変換シートの発光ピーク波長)
青色LED素子(発光ピーク波長:445nm)および導光板を備えたバックライトユニットに対し、導光板の一面に、実施例11~14および比較例7~9により得られた色変換シートを設置し、さらに色変換シート上にプリズムシートを設置した。青色LED素子に電流を流して、青色LED素子を点灯させ、青色LED素子からの光の明るさが800cd/m2となるように初期値を設定した。設定した初期値で青色LED素子に電流を流して青色LED素子を点灯させ、分光放射輝度計(CS-1000、コニカミノルタ社製)を用いて、400~700nmの波長領域で発光スペクトルを測定し、緑色発光領域の発光ピーク波長を読み取った。
(Emission peak wavelength of color conversion sheet)
A backlight unit having a blue LED element (emission peak wavelength: 445 nm) and a light guide plate was provided with the color conversion sheets obtained in Examples 11 to 14 and Comparative Examples 7 to 9 on one surface of the light guide plate, Furthermore, a prism sheet was placed on the color conversion sheet. An electric current was passed through the blue LED element to light the blue LED element, and the initial value was set so that the brightness of the light from the blue LED element was 800 cd/m 2 . A current is passed through the blue LED element at the set initial value to light the blue LED element, and the emission spectrum is measured in the wavelength range of 400 to 700 nm using a spectral radiance meter (CS-1000, manufactured by Konica Minolta). , the emission peak wavelength in the green emission region was read.
(色変換シートの絶対発光量子収率)
実施例11~14および比較例7~9により得られた色変換シートを1cm角に裁断し、絶対PL量子収率測定装置(Quantaurus-QY、浜松ホトニクス社製)を用いて、絶対発光量子収率を測定し、色変換シートの発光効率の指標とした。
(Absolute luminescence quantum yield of color conversion sheet)
The color conversion sheets obtained in Examples 11 to 14 and Comparative Examples 7 to 9 were cut into 1 cm squares, and measured using an absolute PL quantum yield measurement device (Quantaurus-QY, manufactured by Hamamatsu Photonics). was measured and used as an indicator of the luminous efficiency of the color conversion sheet.
(化合物および色変換シートの耐久性)
前述の色変換シートの発光ピーク波長と同様の評価系を用いて、青色LED素子(発光ピーク波長:445nm)からの光の明るさが10,000cd/m2となるように調整した後、85℃環境下で連続照射し、輝度が5%低下するまでの時間を測定し、化合物および色変換シートの耐久性の指標とした。
(Durability of compound and color conversion sheet)
Using the same evaluation system as the emission peak wavelength of the color conversion sheet described above, the brightness of the light from the blue LED element (emission peak wavelength: 445 nm) was adjusted to 10,000 cd/m 2 , and then 85 C. environment, and the time required for the brightness to decrease by 5% was measured, which was used as an index of the durability of the compound and the color conversion sheet.
(実施例1)
[中間体6の合成]
(Example 1)
[Synthesis of Intermediate 6]
1-ブロモ-2,5-ジクロロ-3-フルオロベンゼン10.0g(分子量243.89 41mmol)、9,9-ジフェニル-9,10-ジヒドロアクリジン15.04g(分子量333.43 45.1mmol)、炭酸カリウム(分子量138.20 67.7mmol)、およびNMP250mlの入ったフラスコを、窒素雰囲気中170℃で10時間加熱撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、水およびトルエンを加えて分液した。有機層をエバポレーターで濃縮後、シリカゲルカラムにより精製し、中間体6(分子量557.31)を16.99g(収率70%)得た。 1-bromo-2,5-dichloro-3-fluorobenzene 10.0 g (molecular weight 243.89 41 mmol), 9,9-diphenyl-9,10-dihydroacridine 15.04 g (molecular weight 333.43 45.1 mmol), A flask containing potassium carbonate (molecular weight: 138.20, 67.7 mmol) and 250 ml of NMP was heated and stirred at 170° C. for 10 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, and water and toluene were added to separate the layers. After concentrating the organic layer with an evaporator, it was purified with a silica gel column to obtain 16.99 g of intermediate 6 (molecular weight: 557.31) (yield: 70%).
[中間体11の合成] [Synthesis of Intermediate 11]
中間体6を15g(分子量557.31 26.9mmol)、9,9-ジメチル-9,10-ジヒドロアクリジン6.76g(分子量209.29 32.28mmol)、酢酸パラジウム60.4mg(分子量224.51 0.269mmol)、トリ-tert-ブチルホスフィン217.7mg(分子量202.32 1.08mmol)、ナトリウム-tert-ブトキシド3.62g(分子量96.10 37.66mmol)、およびo-キシレン200mlをフラスコに投入し、窒素雰囲気中130℃で3時間加熱撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、ろ過した後、エバポレーターで溶媒を留去した。濃縮物をシリカゲルカラムにより精製し中間体11(分子量685.69)を14.76g(収率80%)得た。 15 g of intermediate 6 (molecular weight 557.31 26.9 mmol), 9,9-dimethyl-9,10-dihydroacridine 6.76 g (molecular weight 209.29 32.28 mmol), palladium acetate 60.4 mg (molecular weight 224.51 0.269 mmol), tri-tert-butylphosphine 217.7 mg (molecular weight 202.32 1.08 mmol), sodium-tert-butoxide 3.62 g (molecular weight 96.10 37.66 mmol), and o-xylene 200 ml in a flask. The mixture was charged and heated with stirring at 130° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, filtered, and the solvent was distilled off using an evaporator. The concentrate was purified with a silica gel column to obtain 14.76 g of intermediate 11 (molecular weight: 685.69) (yield: 80%).
[中間体12の合成] [Synthesis of Intermediate 12]
中間体11を14g(20.4mmol)、およびtert-ブチルベンゼン150mlをフラスコに投入し、窒素置換後、-40℃まで冷却し、1.7Mのtert-ブチルリチウムペンタン溶液をシリンジを用いて12ml滴下した。滴下終了後、室温まで昇温させ、2時間撹拌後、再び―40℃に冷却し、2-イソプロポキシ-4,4,5,5-テトラメチルジオキサボロラン3.80g(分子量186.06 20.4mmol)をシリンジを用いて滴下した。滴下終了後、反応液を100℃まで加熱し、5時間撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、酢酸エチルと水を加え、分液洗浄し、有機層をエバポレーターで濃縮した。得られた濃縮物をトルエンにより再結晶し、中間体12(分子量777.21)を5.23g(収率33%)得た。 A flask was charged with 14 g (20.4 mmol) of intermediate 11 and 150 ml of tert-butylbenzene, purged with nitrogen, cooled to −40° C., and 12 ml of a 1.7 M tert-butyllithium pentane solution was added using a syringe. Dripped. After the dropwise addition was completed, the temperature was raised to room temperature, and after stirring for 2 hours, the temperature was again cooled to -40°C, and 3.80 g of 2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyldioxaborolane (molecular weight 186.06) was added. 20.4 mmol) was added dropwise using a syringe. After completion of dropping, the reaction solution was heated to 100° C. and stirred for 5 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature, ethyl acetate and water were added, the liquids were separated and washed, and the organic layer was concentrated using an evaporator. The resulting concentrate was recrystallized from toluene to obtain 5.23 g of intermediate 12 (molecular weight: 777.21) (yield: 33%).
[中間体13の合成] [Synthesis of Intermediate 13]
中間体12を5g(6.43mmol)、塩化アルミニウム8.57g(分子量133.33 64.3mmol)、N,N-ジイソプロピルエチルアミン12.47g(分子量129.25 96.5mmol)、およびクロロベンゼン70mlをフラスコに投入し、窒素雰囲気中120℃に加熱し、3時間撹拌した。反応終了後、室温に冷却し、水をゆっくり滴下し、塩化アルミニウムをクエンチした。さらにジクロロメタンを添加後、分液洗浄し、有機層をエバポレーターで濃縮後、濃縮物をトルエンで2回再結晶することにより、中間体13(分子量659.04)を2.20g(収率52%)得た。 5 g (6.43 mmol) of intermediate 12, 8.57 g of aluminum chloride (molecular weight 133.33 64.3 mmol), N,N-diisopropylethylamine 12.47 g (molecular weight 129.25 96.5 mmol), and chlorobenzene 70 ml were placed in a flask. , heated to 120° C. in a nitrogen atmosphere, and stirred for 3 hours. After completion of the reaction, the mixture was cooled to room temperature and water was slowly added dropwise to quench the aluminum chloride. Further, after adding dichloromethane, the organic layer was separated and washed, and after concentrating the organic layer with an evaporator, the concentrate was recrystallized twice with toluene to obtain 2.20 g of intermediate 13 (molecular weight: 659.04) (yield: 52%). )Obtained.
[中間体14の合成] [Synthesis of Intermediate 14]
中間体13を2g(3.03mmol)、ビス(ピナコラート)ジボロン1.15g(分子量253.94 4.55mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム17.4mg(分子量575.02 0.03mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’-4’-6’-トリイソプロピルビフェニル57.2mg(分子量476.72 0.12mmol)、酢酸カリウム446mg(分子量98.15 4.55mmol)、および1,4-ジオキサン50mlをフラスコに投入し、窒素雰囲気中87℃に加熱し3時間撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、一旦ろ過した後、ろ液に酢酸エチルと水を加え分液洗浄し、有機層をエバポレーターで濃縮した。濃縮物をシリカゲルカラムにより精製し、中間体14(分子量750.56)を1.36g(収率60%)得た。 2 g (3.03 mmol) of intermediate 13, 1.15 g of bis(pinacolato)diboron (molecular weight 253.94 4.55 mmol), bis(dibenzylideneacetone) palladium 17.4 mg (molecular weight 575.02 0.03 mmol), 2 -dicyclohexylphosphino-2′-4′-6′-triisopropylbiphenyl 57.2 mg (molecular weight 476.72 0.12 mmol), potassium acetate 446 mg (molecular weight 98.15 4.55 mmol), and 1,4-dioxane 50 ml was put into a flask, heated to 87° C. in a nitrogen atmosphere, and stirred for 3 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature and once filtered. Ethyl acetate and water were added to the filtrate for liquid separation and washing, and the organic layer was concentrated using an evaporator. The concentrate was purified with a silica gel column to obtain 1.36 g of intermediate 14 (molecular weight: 750.56) (yield: 60%).
[G-1の合成] [Synthesis of G-1]
中間体14を1.0g(1.33mmol)、2-クロロ-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン392mg(分子量267.72 1.46mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム7.48mg(分子量575.02 0.013mmol)、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24.8mg(分子量476.72 0.052mmol)、リン酸カリウム847mg(分子量212.27 3.99mmol)、1,4-ジオキサン30ml、水15mlをフラスコに投入し、窒素雰囲気中で87℃に加熱し3時間撹拌した。反応終了後、トルエンと水を加え、分液洗浄後、有機層をエバポレーター濃縮した。濃縮物をトルエンで3回再結晶することにより、G-1(分子量855.85)を512mg(収率45%)得た。得られたG-1を昇華精製し、評価に用いた。 1.0 g (1.33 mmol) of intermediate 14, 392 mg of 2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (molecular weight 267.72 1.46 mmol), bis(dibenzylideneacetone)palladium7. 48 mg (molecular weight 575.02 0.013 mmol), 2-dicyclohexylphosphino-2'-4'-6'-triisopropylbiphenyl 24.8 mg (molecular weight 476.72 0.052 mmol), potassium phosphate 847 mg (molecular weight 212. 27 3.99 mmol), 1,4-dioxane 30 ml, and water 15 ml were put into a flask, heated to 87° C. in a nitrogen atmosphere, and stirred for 3 hours. After completion of the reaction, toluene and water were added, and after liquid separation and washing, the organic layer was concentrated by an evaporator. The concentrate was recrystallized three times with toluene to obtain 512 mg (45% yield) of G-1 (molecular weight: 855.85). The resulting G-1 was purified by sublimation and used for evaluation.
(実施例2~4)
[G-2~G-4の合成]
原料を適宜変更し、中間体14からG-1の合成と同様の操作を行い、G-2~G-4を合成し、実施例1と同様に評価した。G-2~G-4の構造を以下に示す。
(Examples 2-4)
[Synthesis of G-2 to G-4]
G-2 to G-4 were synthesized and evaluated in the same manner as in Example 1 by changing the raw material as appropriate and performing the same operation as in the synthesis of G-1 from intermediate 14. The structures of G-2 to G-4 are shown below.
(実施例5)
[中間体15の合成]
出発原料を1-ブロモ-2-クロロ-3-フルオロベンゼンに変更したこと以外は中間体6の合成と同様の操作を行い、中間体15を合成した。
(Example 5)
[Synthesis of Intermediate 15]
Intermediate 15 was synthesized in the same manner as in the synthesis of Intermediate 6, except that the starting material was changed to 1-bromo-2-chloro-3-fluorobenzene.
[中間体16の合成]
出発原料を中間体15に、9,9-ジフェニル-9,10-ジヒドロアクリジンをフェノキサジンに変更したこと以外は中間体11の合成と同様の操作を行い、中間体16を合成した。
[Synthesis of Intermediate 16]
Intermediate 16 was synthesized in the same manner as in the synthesis of
[中間体17の合成]
出発原料を中間体16に変更したこと以外は中間体12の合成と同様の操作を行い、中間体17を合成した。
[Synthesis of Intermediate 17]
Intermediate 17 was synthesized in the same manner as in the synthesis of
[G-5の合成]
出発原料を中間体17に変更したこと以外は中間体13の合成と同様の操作を行い、G-5を合成した。得られたG-5を昇華精製し、評価に用いた。
[Synthesis of G-5]
G-5 was synthesized in the same manner as in the synthesis of intermediate 13 except that the starting material was changed to intermediate 17. The resulting G-5 was purified by sublimation and used for evaluation.
(比較例1~3)
下記構造を有するref-1~ref-3を用いて蛍光量子収率を測定した。
(Comparative Examples 1 to 3)
Fluorescence quantum yields were measured using ref-1 to ref-3 having the following structures.
実施例および比較例の蛍光量子収率の測定結果を表1にまとめる。 Table 1 summarizes the measurement results of fluorescence quantum yields of Examples and Comparative Examples.
G-1~G-5とRef-1を比較すると、発光色はどちらも緑色であるものの、蛍光量子収率はG-1~G-5のほうが上回る結果であった。これは、G-1~G-5が両側に架橋構造を有することにより、HOMO軌道とLUMO軌道の重なりが大きくなった効果に加え、Nの置換基であるフェニル基の振動や回転が抑制され、S1状態からの熱失活を抑制できた結果が反映されている。また、G-1~G-5とRef-2~Ref-3を比較すると、発光色はどちらも緑色であるものの、蛍光量子収率はG-1~G-5のほうが上回る結果であった。これらはいずれも両側に架橋構造を有する化合物であるが、G-1~G-5の架橋構造が異なることにより、化合物の対称性が低下した結果、分子間相互作用を抑制することができ、蛍光量子収率が向上しているものと考えられる。 Comparing G-1 to G-5 with Ref-1, both emitted green, but G-1 to G-5 had a higher fluorescence quantum yield. This is because G-1 to G-5 have crosslinked structures on both sides, and in addition to the effect of increasing the overlap between the HOMO orbital and the LUMO orbital, the vibration and rotation of the phenyl group, which is the substituent of N, are suppressed. , the result that the heat deactivation from the S1 state could be suppressed. In addition, when G-1 to G-5 and Ref-2 to Ref-3 are compared, although both of the emission colors are green, the fluorescence quantum yield of G-1 to G-5 is higher. . All of these are compounds having a crosslinked structure on both sides, but due to the different crosslinked structures of G-1 to G-5, the symmetry of the compound is reduced, and as a result, the intermolecular interaction can be suppressed. It is considered that the fluorescence quantum yield is improved.
(実施例6)
ITO透明導電膜を165nm堆積させたガラス基板(ジオマテック(株)製、11Ω/□、スパッタ品)を38mm×46mmに切断し、エッチングを行った。得られた基板を、“セミコクリーン”(登録商標)56(商品名、フルウチ化学(株)製)を用いて15分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を、素子を作製する直前に1時間UV-オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が5×10-4Pa以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、HAT-CN6を10nm、続いて正孔輸送層として、HT-1を20nm蒸着し、さらに電子阻止層としてHT-2を10nm蒸着した。次に、発光層として、マトリックス材料として化合物M-1と、アシストドーパントとして遅延蛍光を放出する化合物A-1と、ドーパント材料として化合物G-1とを重量比で79.0:20:1になるようにして、30nmの厚さに蒸着した。続いて正孔阻止層としてET-1を10nm、電子輸送層としてET-2と2E-1を重量比で1:1となるよう30nmの厚さに積層した。次に、電子注入層として2E-1を2nm蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比で9:1となるよう100nm共蒸着して陰極とし、5mm×5mm角の発光素子を作製した。得られた発光素子について、前述の方法により評価した。
(Example 6)
A glass substrate (manufactured by Geomatec Co., Ltd., 11Ω/□, sputtered product) on which an ITO transparent conductive film was deposited to a thickness of 165 nm was cut into a size of 38 mm×46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned for 15 minutes using "Semico Clean" (registered trademark) 56 (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) and then cleaned with ultrapure water. This substrate was treated with UV-ozone for 1 hour immediately before manufacturing the device, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus reached 5×10 −4 Pa or less. By resistance heating, HAT-CN6 was deposited to a thickness of 10 nm as a hole injection layer, then HT-1 was deposited to a thickness of 20 nm as a hole transport layer, and HT-2 was deposited to a thickness of 10 nm as an electron blocking layer. Next, as a light-emitting layer, a compound M-1 as a matrix material, a compound A-1 that emits delayed fluorescence as an assist dopant, and a compound G-1 as a dopant material were mixed at a weight ratio of 79.0:20:1. It was vapor-deposited to a thickness of 30 nm. Subsequently, ET-1 was laminated with a thickness of 10 nm as a hole blocking layer, and ET-2 and 2E-1 were laminated with a thickness of 30 nm as an electron transport layer so that the weight ratio was 1:1. Next, after vapor-depositing 2E-1 with a thickness of 2 nm as an electron injection layer, magnesium and silver were co-deposited with a thickness of 100 nm in a weight ratio of 9:1 to form a cathode, thereby fabricating a light-emitting device of 5 mm×5 mm square. The obtained light-emitting device was evaluated by the method described above.
発光素子作製に用いたHAT-CN6、HT-1、HT-2、M-1、A-1、ET-1、ET-2および2E-1の構造を以下に示す。 The structures of HAT-CN6, HT-1, HT-2, M-1, A-1, ET-1, ET-2 and 2E-1 used in the fabrication of light emitting devices are shown below.
(実施例7~10)
ドーパント材料として化合物G-1にかえて化合物G-2~G-5をそれぞれ用いた以外は実施例6と同様に発光素子を作製し、評価した。
(Examples 7-10)
Light-emitting devices were fabricated and evaluated in the same manner as in Example 6, except that compounds G-2 to G-5 were used instead of compound G-1 as dopant materials.
(比較例4~6)
ドーパント材料として化合物G-1にかえてRef-1~Ref-3をそれぞれ用いた以外は実施例6と同様に発光素子を作製し、評価した。
(Comparative Examples 4-6)
Light-emitting devices were fabricated and evaluated in the same manner as in Example 6, except that Ref-1 to Ref-3 were used instead of compound G-1 as dopant materials.
実施例6~10、比較例4~6の結果を表2にまとめる。 The results of Examples 6-10 and Comparative Examples 4-6 are summarized in Table 2.
G-1~G-5とref-1~ref-3を比較すると、発光色はいずれも緑色であるものの、発光効率の指標である外部量子効率はG-1~G-5のほうが上回る結果であった。これは実施例1~5の高い蛍光量子収率が反映された結果である。さらに、耐久性の指標であるLT90に着目すると、G-1~G-4はいずれもref-1~ref-2を上回る結果であった。これは、非対称な架橋構造導入により分子間相互作用を抑制し耐久性が向上する効果と、電子求引基がホウ素のパラ位へ導入されることによりΔESTが小さくなることに起因してT1からの直接分解の過程を抑制することができた両方の効果を反映している。また、電子求引基を有しないG-5とref-3のLT90の比較においても、G-5がref-3を上回る結果が得られており、架橋構造を非対称とした結果、分子間相互作用を抑制し、分子間相互作用に起因する耐久性低下を抑制することができている。 Comparing G-1 to G-5 with ref-1 to ref-3, the emission color is green, but the external quantum efficiency, which is an index of luminous efficiency, is higher for G-1 to G-5. Met. This result reflects the high fluorescence quantum yield of Examples 1-5. Furthermore, focusing on LT90, which is an index of durability, all of G-1 to G-4 exceeded ref-1 to ref-2. This is due to the effect of suppressing intermolecular interactions by introducing an asymmetric cross-linking structure and improving durability, and the introduction of an electron-withdrawing group to the para-position of boron to reduce ΔEST. This reflects both effects of being able to suppress the process of direct decomposition of . In addition, even in the comparison of LT90 of G-5 and ref-3, which do not have an electron-withdrawing group, the result of G-5 is higher than that of ref-3. It is possible to suppress the action and suppress the deterioration of durability caused by intermolecular interaction.
(実施例11)
バインダー樹脂としてアクリル樹脂100重量部に対して、発光材料として化合物G-1を0.25重量部、溶剤としてトルエンを400重量部混合した。得られた混合物を、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスター”(登録商標)KK-400(クラボウ社製)を用いて、300rpmで20分間撹拌・脱泡し、色変換組成物を得た。
(Example 11)
0.25 parts by weight of compound G-1 as a light-emitting material and 400 parts by weight of toluene as a solvent were mixed with 100 parts by weight of an acrylic resin as a binder resin. The obtained mixture was stirred and defoamed at 300 rpm for 20 minutes using a planetary stirring and defoaming device "Mazerustar" (registered trademark) KK-400 (manufactured by Kurabo Industries, Ltd.) to obtain a color conversion composition.
バインダー樹脂としてポリエステル樹脂100重量部に対して、溶剤としてトルエンを300重量部混合し、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスター”KK-400(クラボウ社製)を用いて、300rpmで20分間撹拌・脱泡し、接着剤組成物を得た。 100 parts by weight of a polyester resin as a binder resin is mixed with 300 parts by weight of toluene as a solvent, and the mixture is stirred at 300 rpm for 20 minutes using a planetary stirring/defoaming device "Mazerustar" KK-400 (manufactured by Kurabo Industries). After defoaming, an adhesive composition was obtained.
次に、得られた色変換組成物を、スリットダイコーターを用いて、第一の基材層である“ルミラー”(登録商標)U48(東レ(株)製、厚さ50μm)上に塗布し、100℃で20分間加熱乾燥して、平均膜厚16μmの色変換層を形成した。 Next, the obtained color conversion composition is applied onto the first substrate layer “Lumirror” (registered trademark) U48 (manufactured by Toray Industries, Inc., thickness 50 μm) using a slit die coater. and dried at 100° C. for 20 minutes to form a color conversion layer having an average thickness of 16 μm.
また、得られた接着剤組成物を、スリットダイコーターを用いて、第二の基材層(PET)の片面に光拡散層を有する光拡散フィルム「ケミカルマット125PW」((株)きもと製、厚さ138μm)の第二の基材層側に塗布し、100℃で20分間加熱乾燥して、接着層/第二の基材層/光拡散層の積層体を得た。 In addition, the obtained adhesive composition was coated with a slit die coater using a light diffusion film "Chemical Mat 125PW" (manufactured by Kimoto Co., Ltd.) having a light diffusion layer on one side of the second base layer (PET). 138 μm thick), and dried by heating at 100° C. for 20 minutes to obtain a laminate of adhesive layer/second substrate layer/light diffusion layer.
次に、これらの積層体を、色変換層と接着層とが直接積層されるように加温ラミネートし、第一の基材層/色変換層/接着層/第二の基材層/光拡散層の積層構成の色変換シートを作製した。 Next, these laminates are heat-laminated so that the color conversion layer and the adhesive layer are directly laminated, and the first substrate layer/color conversion layer/adhesive layer/second substrate layer/light A color conversion sheet having a laminated structure of diffusion layers was produced.
(実施例12~14)
発光材料として化合物G-1にかえて化合物G-2~G-4をそれぞれ用いた以外は実施例11と同様にして色変換フィルムを作製し、評価した。
(Examples 12-14)
Color conversion films were prepared and evaluated in the same manner as in Example 11, except that compounds G-2 to G-4 were used instead of compound G-1 as the luminescent material.
(比較例7~9)
発光材料として化合物G-1にかえてRef-1~Ref-3をそれぞれ用いた以外は実施例11と同様に色変換フィルムを作製し、評価した。
(Comparative Examples 7-9)
Color conversion films were prepared and evaluated in the same manner as in Example 11, except that Ref-1 to Ref-3 were used instead of compound G-1 as the luminescent material.
実施例11~14、比較例7~9の結果を表3にまとめる。 The results of Examples 11-14 and Comparative Examples 7-9 are summarized in Table 3.
G-1~G-4とref-1~Ref-3を比較すると、発光色はいずれも緑色であるものの、発光効率の指標である絶対発光量子効率はG-1~G-4のほうが上回る結果であった。これは実施例1~4の高い蛍光量子収率が反映された結果である。さらに、耐久性に着目すると、G-1~G-4はいずれもref-1~ref-3を上回る結果であった。これは、非対称な架橋構造導入により分子間相互作用を抑制し耐久性が向上する効果と、電子求引基がホウ素のパラ位へ導入されることによりΔESTが小さくなることに起因してT1からの直接分解の過程を抑制することができた両方の効果を反映している。 Comparing G-1 to G-4 with ref-1 to Ref-3, although the emission color is green, G-1 to G-4 have higher absolute luminous quantum efficiency, which is an index of luminous efficiency. was the result. This result reflects the high fluorescence quantum yields of Examples 1-4. Furthermore, focusing on durability, all of G-1 to G-4 were superior to ref-1 to ref-3. This is due to the effect of suppressing intermolecular interactions by introducing an asymmetric cross-linking structure and improving durability, and the introduction of an electron-withdrawing group to the para-position of boron to reduce ΔEST. This reflects both effects of being able to suppress the process of direct decomposition of .
1A、1B、1C、1D 色変換シート
10 基材層
11 色変換層
12 バリアフィルム
1A, 1B, 1C, 1D
Claims (18)
L3およびL4は、それぞれ独立して、単結合、O、S、CR125R126またはSiR127R128である。R125~R128は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基であり、これらの基は、さらに置換基を有してもよい。R125とR126またはR127とR128は、単結合または連結基を介して結合していてもよい。ただし、L3とL4は必ず異なる基である。) A compound having a structure represented by the following general formula (3).
L3 and L4 are each independently a single bond, O, S, CR125R126 or SiR127R128 . R 125 to R 128 are each independently hydrogen, halogen, alkyl group, cycloalkyl group, aryl group or heteroaryl group, and these groups may further have a substituent. R 125 and R 126 or R 127 and R 128 may be bonded via a single bond or a linking group. However, L 3 and L 4 are necessarily different groups. )
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