JP5335168B1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
有機エレクトロルミネッセンス素子の素子特性を改善させるために、特に、光の取出し効率を大幅に改善させるために、屈折率が高く、青色・緑色および赤色それぞれの波長領域において測定される屈折率の差が小さく、薄膜の安定性や耐久性に優れていると共に、青、緑および赤それぞれの波長領域において吸収を持たない材料から構成されるキャッピング層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供すること。
【解決手段】
少なくとも陽極電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極電極およびキャッピング層をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記キャッピング層が下記一般式(化1)で表されるフタル酸誘導体を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化1】
Description
また、青色・緑色および赤色それぞれの波長領域において測定される屈折率の差が大きいため、青色・緑色および赤色の各発光素子の全てにおいて同時に、高い光取出し効率を得ることができないという問題点もあった。
また、一般式(1)中のR1〜R4で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基」の中では、「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし6のシクロアルキル基」が好ましい。
また、一般式(1)中のR1〜R4で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」の中では、「置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし4の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基」が好ましい。
また、一般式(1)中のR1〜R4で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基」の中では、「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし4の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基」が好ましい。
また、一般式(1)中のR1〜R4で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基」の中では、「置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし6のシクロアルキルオキシ基」が好ましい。
尚、下記構造式では、水素原子は省略して記載している。
また、立体異性体が存在する場合であっても、その平面構造式を記載している。
窒素置換した反応容器に、アダマンチルアミン塩酸塩7.6g(40.5ミリモル)、トリエチルアミン8.2g(81.0ミリモル)、ジオキサン150mlを加えた後、攪拌しながら、5−tert−ブチルイソフタル酸ジクロリド5.0g(19.3ミリモル)のジオキサン溶液50mlを滴下した後加熱し、65℃で8時間攪拌した。一夜放置した後、反応液を希塩酸500mlの中に攪拌しながら加えた。析出する粗製物をろ過によって採取し、水で2回洗浄した後、メタノールを用いた分散洗浄を2回繰り返した。60℃で減圧乾燥することによって白色結晶9.0g(収率96.1%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の44個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=7.68−7.90(5H)、2.09(18H)、1.67(12H)、1.32(9H)
窒素置換した反応容器に、シクロヘキシルアミン12.6g(127ミリモル)、トリエチルアミン13.4g(132ミリモル)、ジオキサン300mlを加えた後、攪拌しながら、4−tert−ブチルイソフタル酸ジクロリド15.5g(60ミリモル)のジオキサン溶液70mlを滴下し、さらに、7時間攪拌した。一夜放置した後、反応液を水1000mlの中に攪拌しながら加えた。溶液のpHが3となるまで塩酸を加え、さらに1時間攪拌した。析出する粗製物をろ過によって採取し、水で洗浄した後、60℃で減圧乾燥することによって白色結晶22.3g(収率96.6%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の36個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.01(1H)、7.89−7.91(4H)、3.76−3.81(2H)、1.85−1.87(4H)、1.75−1.76(4H)、1.61−1.63(2H)、1.29−1.41(17H)、1.16−1.20(2H)。
窒素置換した反応容器に、4−tert−ブチルシクロヘキシルアミン10.5g(67.9ミリモル)、トリエチルアミン6.9g(67.9ミリモル)、ジオキサン150mlを加えた後、攪拌しながら、5−tert−ブチルイソフタル酸ジクロリド8.0g(30.9ミリモル)のジオキサン溶液50mlを滴下し、さらに、7時間攪拌した。一夜放置した後、反応液を水500mlの中に攪拌しながら加えた。溶液のpHが3となるまで塩酸を加え、さらに1時間攪拌した。析出する粗製物をろ過によって採取し、水で洗浄した後、60℃で減圧乾燥することによって白色結晶14.0g(収率91.3%)を立体異性体の混合物として得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の52個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=7.82−8.12(5H)、3.71−4.03(2H)、0.86−1.97(45H)。
窒素置換した反応容器に、シクロヘキシルアミン7.0g(71.0ミリモル)、トリエチルアミン7.2g(71.0ミリモル)、ジオキサン150mlを加えた後、攪拌しながら、4−メチルイソフタル酸ジクロリド7.0g(32.3ミリモル)のジオキサン溶液50mlを滴下し、さらに、8時間攪拌した。一夜放置した後、反応液を水500mlの中に攪拌しながら加えた。溶液のpHが3となるまで塩酸を加え、さらに1時間攪拌した。析出する粗製物をろ過によって採取し、水で洗浄した後、60℃で減圧乾燥することによって白色結晶10.6g(収率96.3%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の30個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=7.71-7.98(5H)、3.57−3.77(2H)、2.39(3H)、1.60−1.84(10H)、1.16−1.1.35(10H)。
窒素置換した反応容器に、4−tert−ブチルシクロヘキシルアミン11.0g(71.0ミリモル)、トリエチルアミン7.2g(71.0ミリモル)、ジオキサン150mlを加えた後、攪拌しながら、4−メチルイソフタル酸ジクロリド7.0g(32.3ミリモル)のジオキサン溶液100mlを滴下し、さらに、3時間攪拌した。一夜放置した後、反応液を水500mlの中に攪拌しながら加えた。溶液のpHが3となるまで塩酸を加え、さらに1時間攪拌した。析出する粗製物をろ過によって採取し、水で洗浄した後、60℃で減圧乾燥することによって白色結晶14.1g(収率96.1%)を立体異性体の混合物として得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の46個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=7.55−7.97(5H)、3.69−4.07(2H)、0.86−2.40(39H)。
窒素置換した反応容器に、シクロペンチルアミン6.0g(71.0ミリモル)、トリエチルアミン7.2g(71.0ミリモル)、ジオキサン150mlを加えた後、攪拌しながら、4−メチルイソフタル酸ジクロリド7.0g(32.3ミリモル)のジオキサン溶液50mlを滴下し、さらに、5時間攪拌した。一夜放置した後、反応液を水500mlの中に攪拌しながら加えた。溶液のpHが3となるまで塩酸を加え、さらに1時間攪拌した。析出する粗製物をろ過によって採取し、水で洗浄した後、60℃で減圧乾燥することによって白色結晶9.5g(収率94.2%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の26個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=8.33−8.34(2H)、8.04(1H)、7.75(2H)、4.42−4.24(2H)、2.39(3H)、1.89(4H)、1.70(4H)、1.53-1.55(8H)。
窒素置換した反応容器に、シクロヘプチルアミン8.0g(71.0ミリモル)、トリエチルアミン7.2g(71.0ミリモル)、ジオキサン150mlを加えた後、攪拌しながら、4−メチルイソフタル酸ジクロリド7.0g(32.3ミリモル)のジオキサン溶液50mlを滴下し、さらに、2時間半攪拌した。一夜放置した後、反応液を水500mlの中に攪拌しながら加えた。溶液のpHが3となるまで塩酸を加え、さらに1時間攪拌した。析出する粗製物をろ過によって採取し、水で洗浄した後、60℃で減圧乾燥することによって白色結晶11.6g(収率96.4%)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の34個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=7.96(1H)、7.81(2H)、7.70(2H)、3.97(2H)、2.38(3H)、1.47-1.87(24H)。
融点 ガラス転移点
例示化合物1 243℃ 153℃
実施例9において、例示化合物1に代えてAlq3を用いた以外は、同様の方法で屈折率の測定を行った。測定結果を表1にまとめて示した。また、各色の波長領域における屈折率の差(ΔB−G、ΔG−R、ΔB−R)をそれぞれ算出し、表2にまとめて示した。
実施例9において、例示化合物1に代えてNPDを用いた以外は、同様の方法で屈折率の測定を行った。測定結果を表1にまとめて示した。また、各色の波長領域における屈折率の差(ΔB−G、ΔG−R、ΔB−R)をそれぞれ算出し、表2にまとめて示した。
作製した有機EL素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表3にまとめて示した。
実施例10において、キャッピング層9として例示化合物1に代えてAlq3を膜厚60nmとなるように形成した以外は、同様の方法で有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機EL素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表3にまとめて示した。
これらのことは、キャッピング層に屈折率の高い、本発明の有機EL素子に好適に用いられる材料を含むことにより、光の取出し効率を大幅に改善できることを示している。また、青色のほか、緑色および赤色それぞれの波長領域で屈折率の差が少ないので、青色のほか、緑色および赤色の全ての波長領域で光の取出し効率を向上することができる。
2 金属陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 電子注入層
8 陰極
9 キャッピング層
Claims (5)
- 少なくとも陽極電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極電極およびキャッピング層をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記キャッピング層が下記一般式(1)で表されるフタル酸誘導体を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
(式中、R1〜R4は相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基または置換もしくは無置換のアリールオキシ基を表し、R5、R6は相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、R7、R8は相互に同一でも異なってもよく、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基を表す。ここで、R1〜R4は、隣り合う基同士で互いに結合して環を形成していてもよい。) - 前記キャッピング層が下記一般式(1’)で表されるフタル酸誘導体を含む、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(式中、R1〜R4は相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基または置換もしくは無置換のアリールオキシ基を表し、R5、R6は相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、R7、R8は相互に同一でも異なってもよく、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基を表す。ここで、R1〜R4は、隣り合う基同士で互いに結合して環を形成していてもよい。) - 前記キャッピング層の厚さが、30nm〜120nmの範囲内である、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記キャッピング層の屈折率が、該キャッピング層を透過する光の波長が400nm〜750nmの範囲内において、1.50以上であり、青色・緑色および赤色それぞれの波長領域における屈折率の差が小さい、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 下記一般式(1)または(1’)で表される化合物を有機エレクトロルミネッセンス素子のキャッピング層に用いる方法。
(式中、R1〜R4は相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基または置換もしくは無置換のアリールオキシ基を表し、R5、R6は相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、R7、R8は相互に同一でも異なってもよく、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基を表す。ここで、R1〜R4は、隣り合う基同士で互いに結合して環を形成していてもよい。)
(式中、R1〜R4は相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキルオキシ基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基または置換もしくは無置換のアリールオキシ基を表し、R5、R6は相互に同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし8の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素原子数2ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の複素環基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、R7、R8は相互に同一でも異なってもよく、置換基を有していてもよい炭素原子数5ないし10のシクロアルキル基を表す。ここで、R1〜R4は、隣り合う基同士で互いに結合して環を形成していてもよい。)
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