JP5810417B2 - イリジウム錯体化合物、並びに該化合物を含む組成物、有機電界発光素子、表示装置及び照明装置 - Google Patents
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Description
発光効率の改善としては、例えば、ホールと電子の再結合によって生成する一重項励起子と三重項励起子との生成比が1:3であることを利用して、有機EL素子の発光層に燐光発光材料を利用することが提案されている。燐光発光材料としては、例えば、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウムアセチルアセトナート(Ir(ppy)2(acac))や、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(Ir(ppy)3)をはじめとした、オルトメタル化イリジウム錯体化合物が広く知られている。
ここで塗布法による成膜のためには、層に含まれる有機材料が有機溶媒に溶解しやすいことが必要である。通常、用いられる有機溶媒としては、例えばトルエンのような低沸点で低粘度の溶媒が使用される。このような溶媒と有機材料とを含む組成物を用いることにより、スピンコート法などにより容易に成膜することができる。また、有機溶媒については、塗布膜の均一性や作業上の安全性の観点から、フェニルシクロヘキサンのような、揮発性が低く、引火点が高い有機溶媒が工業的にはより好ましく使用される。
すなわち、本発明の要旨は、下記[1]〜[14]に存する。
[1]下記式(1)で表されるイリジウム錯体化合物。
また、式(1)におけるIrと、R6またはR7とが結合を形成する。]
また、R8〜R11は、隣り合うR8〜R11と炭素数3〜12のアルキレン基または炭素数3〜12のアルケニレン基で結合して環を形成してもよい。これらの環はさらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、アルキル基の炭素数が1〜20であるアルキルシリル基、アリール基の炭素数が6〜20であるアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、及び炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基からなる群より選ばれる少なくとも1の基で置換されていてもよい。]
[4]前記式(1)におけるL1とイリジウム原子との結合様式が前記式(3−2)で表される、前項[2]に記載のイリジウム錯体化合物。
[5]前記式(3)におけるR1が、置換若しくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、置換若しくは無置換の炭素数2〜20のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の炭素数6〜20のアリールアミノ基、または置換若しくは無置換の炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で表される、前項[1]〜[4]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[6]前記式(3)におけるR5が、置換若しくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、置換若しくは無置換の炭素数2〜20のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の炭素数6〜20のアリールアミノ基、または置換若しくは無置換の炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で表される、前項[1]〜[5]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[7]前記式(1)におけるL2が下記式(4)で表される配位子であり、nが1または2である、前項[1]〜[6]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[8]前記式(1)におけるL2が下記式(4−1)で表される配位子である、前項[7]に記載のイリジウム錯体化合物。
また、R12〜R15、及び、R16〜R19は、それぞれ隣り合うR12〜R15、及び、R16〜R19と炭素数3〜12のアルキレン基または炭素数3〜12のアルケニレン基で結合して環を形成してもよい。また、R15とR16とが炭素数3〜12のアルキレン基または炭素数3〜12のアルケニレン基で結合して環を形成してもよい。これらの環はさらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、アルキル基の炭素数が1〜20であるアルキルシリル基、アリール基の炭素数が6〜20であるアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、及び炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基からなる群より選ばれる少なくとも1の基で置換されていてもよい。]
[10]前項[1]〜[9]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物及び溶媒を含む組成物。
[11]陽極、陰極、及び前記陽極と前記陰極の間に少なくとも1層の有機層を有する有機電界発光素子であって、前記有機層のうち少なくとも1層が、前項[1]〜[9]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物を含む有機電界発光素子。
[12]前項[11]に記載のイリジウム錯体化合物を含む有機層が、前項[10]に記載の組成物を用いて形成された層である、有機電界発光素子。
[13]前項[11]または[12]に記載の有機電界発光素子を用いた表示装置。
[14]前項[11]または[12]に記載の有機電界発光素子を用いた照明装置。
<イリジウム錯体化合物>
本発明のイリジウム錯体化合物は、下記式(1)で表されることを特徴とする。
式(2)で表される部分構造は、L1〜L3いずれの配位子が有していてもよいが、耐久性の観点からL2が有していることがより好ましい。すなわちnが1以上であることが好ましい。
なお、本明細書において(ヘテロ)アリール基、(ヘテロ)アラルキル基、(ヘテロ)アリールオキシ基とは、それぞれヘテロ原子を含んでいてもよいアリール基、ヘテロ原子を含んでいてもよいアラルキル基、ヘテロ原子を含んでいてもよいアリールオキシ基を表す。「ヘテロ原子を含んでいてもよい」とは、アリール基、アラルキル基又はアリールオキシ基の主骨格を形成する炭素原子のうち1又は2以上の炭素原子がヘテロ原子に置換されていることを表し、ヘテロ原子としては窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子等が挙げられ、中でも耐久性の観点から窒素原子が好ましい。
p、rは水素原子を置換する置換基の数を表し、合成の簡便性の観点から、それぞれ0または1が好ましく、0がさらに好ましい。qは、m−フェニレンの数を表し、有機溶媒に対する溶解性、耐久性の観点から、2〜10が好ましく、2〜5がさらに好ましい。
6員環の、芳香族炭化水素環または芳香族複素環としては、ベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環等が挙げられ、耐久性および合成の観点から、ベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環が好ましく、中でも、ベンゼン環、ピリジン環がより好ましく、ベンゼン環がさらに好ましい。
環A上の水素原子は、それぞれ独立して、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、アルキル基の炭素数が1〜20であるアルキルシリル基、アリール基の炭素数が6〜20であるアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
そのような環の具体例としては、フルオレン環、ナフタレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、クリセン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環、テトラヒドロナフタレン環、キノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、アザフェナントレン環、アザトリフェニレン環等が挙げられ、中でも、フルオレン環、ナフタレン環、カルバゾール環、カルボリン環、キノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、アザトリフェニレン環が好ましい。
また、式(1)におけるIrと、R6またはR7とが結合を形成する。
Ar1は炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す。炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基とは、1個の遊離原子価を有する、芳香族炭化水素基および芳香族複素環基の両方を意味する。
具体例としては、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンゾピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環等の基が挙げられる。
量子収率及び耐久性の観点から、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環が好ましく、中でも、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ピリジン環がさらに好ましい。
Xは、炭素数5〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数4〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、または前記式(2−1)で表される置換基を表す。
耐久性の観点から、炭素数5〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、または前記式(2−1)で表される置換基のいずれかであることが好ましく、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、または前記式(2−1)で表される置換基であることがより好ましい。
炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、4−メチルフェニルオキシ基等が挙げられる。中でも、フェノキシ基が好ましい。
Yは、水素原子の置換基を表し、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表し、Yが複数存在する場合はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
Zは、水素原子の置換基を表し、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基を表し、Zが複数存在する場合はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
Y及びZにおける炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、4−メチルフェニルオキシ基等が挙げられる。中でも、フェノキシ基が好ましい。
Yにおける炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基の具体例としては、<Ar1>の項で説明したものと同様である。
本発明のイリジウム錯体化合物は、前記式(1)のL1として前記式(3)で表される配位子を含む。
R1〜R7は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、アルキル基の炭素数が1〜20であるアルキルシリル基、アリール基の炭素数が6〜20であるアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す。
耐久性の観点から、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基であることがより好ましく、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基であることがさらに好ましい。
また、R1については、耐久性の観点から、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、または置換若しくは無置換の炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基であることがより好ましく、炭素数1〜20のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基であることがさらに好ましい。さらに、R5については、立体障害から所望の錯体化合物を得られやすいため、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、または置換若しくは無置換の炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基であることがより好ましく、炭素数1〜20のアルキル基、または置換若しくは無置換の炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基であることがさらに好ましい。
アルキル基の炭素数が1〜20であるアルキルシリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ジメチルフェニル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基等が挙げられ、中でもトリイソプロピルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基が好ましい。
炭素数2〜20のアルキルカルボニル基の具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ピバロイル基、カプロイル基、デカノイル基、シクロヘキシルカルボニル基等が挙げられ、中でもアセチル基、ピバロイル基が好ましい。
炭素数2〜20のアルキルアミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基等が挙げられ、中でもジメチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基が好ましい。
炭素数6〜20のアリールアミノ基の具体例としては、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジ(4−トリル)アミノ基、ジ(2,6−ジメチルフェニル)アミノ基等が挙げられ、中でもジフェニルアミノ基、ジ(4−トリル)アミノ基が好ましい。
R8〜R11は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、アルキル基の炭素数が1〜20であるアルキルシリル基、アリール基の炭素数が6〜20であるアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す。これらの置換基の具体例は、前項までに説明したものと同様である。
これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、アルキル基の炭素数が1〜20であるアルキルシリル基、アリール基の炭素数が6〜20であるアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、及び炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基からなる群より選ばれる少なくとも1の基で置換されていてもよい。これらの置換基の具体例は、前項までに説明したものと同様である。
そのような環の具体例としては、フルオレン環、ナフタレン環、テトラヒドロナフタレン環等が挙げられ、中でも、フルオレン環、ナフタレン環が好ましい。
これらの環はさらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、アルキル基の炭素数が1〜20であるアルキルシリル基、アリール基の炭素数が6〜20であるアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、及び炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基からなる群より選ばれる少なくとも1の基で置換されていてもよい。これらの置換基の具体例は、前項までに説明したものと同様である。
本発明におけるイリジウム錯体化合物における有機配位子L2、L3に特に制限は無いが、好ましくは1価の2座配位子であり、より好ましくは下記式(4)で表される。
6員環または5員環の、芳香族炭化水素環または芳香族複素環としては、ベンゼン環、ピリジン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環等が挙げられ、中でもベンゼン環、ピリジン環が好ましく、ベンゼン環であることがさらに好ましい。6員環または5員環の芳香族複素環としては、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、トリアジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環等が挙げられ、中でもピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、オキサゾール環、チアゾール環が好ましく、ピリジン環、オキサゾール環、チアゾール環がさらに好ましい。
中でも、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基であることが好ましい。これらの置換基の具体例は、前項までに説明したものと同様である。
そのような環の具体例としては、カルボリン環、ジアザカルバゾール環、キノリン環、イソキノリン環、アザフェナントレン環、アザトリフェニレン環等が挙げられ、中でも、キノリン環、イソキノリン環、アザフェナントレン環、アザトリフェニレン環が好ましい。
本発明のイリジウム錯体化合物の分子量は、錯体の安定性の高さから、通常600以上、好ましくは900以上、通常3000以下、好ましくは2000以下であるが、本発明のイリジウム錯体化合物を側鎖に含む高分子化合物にも好適に用いることができる。
以下に、本発明のイリジウム錯体化合物の好ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお本明細書において、Meはメチル基、Etはエチル基、Phはフェニル基をそれぞれ表す。
本発明のイリジウム錯体化合物は、赤色に発光し、この化合物を含む組成物を用いて塗布法により作製した有機電界発光素子は駆動寿命が長く電気的耐久性が高いという効果を奏する。本効果を奏する理由については、構造上の特徴から以下の通りと考えられる。
赤色燐光発光イリジウム錯体化合物として広く研究がおこなわれてきた配位子は、2−フェニルキノリン系、1−フェニルイソキノリン系配位子が挙げられる。2−フェニルキノリン系イリジウム錯体化合物を利用した有機電界発光素子は発光効率が高く駆動寿命が長いものの、その発光色は橙色に近い赤色であった。一方、1−フェニルイソキノリン系イリジウム錯体化合物を利用した有機電界発光素子は、深い赤色を発光するものの、発光効率が低く駆動寿命が短かった。フェニルイソキノリン系で駆動寿命が短い理由のひとつは、フェニル環上の水素原子とイソキノリン環上の水素原子とが立体障害によりねじれることにより、錯体の安定性が低くなるためであると考えられる。そこで、2−フェニルキノリン系骨格を利用して赤色発光させることができれば、該化合物を利用した有機電界発光素子は駆動寿命が長く電気的耐久性が高くなるものと考えられる。
さらに、有機溶媒への溶解性を高めるには、1)有機溶媒に溶解した際の溶媒和エネルギーを増加させること、および、2)溶液中でとりうるコンホメーションの数を増加させ、結晶化の際の再配列エネルギーを上昇させること、が必要となる。これらの観点から本発明者らが鋭意検討したところ、分子中に前記式(2)で表される部分構造、すなわち、アルキル基、(ヘテロ)アラルキル基、アルコキシ基、(ヘテロ)アリールオキシ基、及びm−フェニレン基が2以上連結した基からなる群より選ばれる基を有することで溶解性が向上することが明らかとなった。これらの置換基のいずれかを有することで、溶液中でうける溶媒和エネルギーが増加し、とりうるコンホメーションの数が増加するため、溶解性が向上するものと考えられる。
以上より、本発明は赤色に発光し、有機溶媒に対する溶解性が高いイリジウム錯体化合物の提供を可能とし、さらに該化合物を利用した駆動寿命が長く、電気的耐久性が高い有機電界発光素子を提供することを可能とする。
本発明のイリジウム錯体化合物は、既知の方法の組み合わせなどにより合成され得る配位子を用い、配位子とIr化合物により合成することができる。
イリジウム錯体化合物の合成方法については、式(A)に示すような一段階でトリス錯体を形成する方法、式(B)に示すようなIr2核錯体のような中間体を形成させたのちにトリス体を形成させる方法等が例示できるが、これらに限定されるものではない。なお、式(A)及び(B)において、Rは水素または任意の置換基を表し、複数存在するRは同一でも異なっていてもよい。
例えば、典型的な反応としては、式(A)に示すように、配位子3当量とIr(acac)3(イリジウムアセチルアセトナート錯体)1当量の反応により金属錯体を得る方法があげられる。
反応温度は50℃〜400℃程度の温度が好ましく用いられる。より好ましくは90℃以上の高温が用いられる。反応は無溶媒で行っても良いし、既知の溶媒を用いてもよい。
本発明のイリジウム錯体化合物は、有機電界発光素子に用いられる材料、すなわち有機電界発光素子材料として好適に使用可能であり、有機電界発光素子やその他の発光素子等の発光材料としても好適に使用可能である。
本発明のイリジウム錯体化合物は、溶解性に優れることから、溶媒とともに使用されることが好ましい。以下、本発明のイリジウム錯体化合物と溶媒とを含有する組成物(以下、「イリジウム錯体化合物含有組成物」と称することがある。)について説明する。
つまり、イリジウム錯体化合物含有組成物は、有機電界発光素子用組成物であることが好ましく、更に発光層形成用組成物として用いられることが特に好ましい。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物を用いて、有機電界発光素子の発光層を形成する場合には、本発明のイリジウム錯体化合物をドーパント材料とし、他の電荷輸送性化合物をホスト材料として含むことが好ましい。
該溶媒は、溶質である本発明のイリジウム錯体化合物が高い溶解性を有するために、後述する電荷輸送性化合物が良好に溶解する溶媒であれば特に限定されない。好ましい溶媒としては、例えば、n−デカン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、ビシクロヘキサン等のアルカン類;トルエン、キシレン、メシチレン、フェニルシクロヘキサン、テトラリン等の芳香族炭化水素類;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類;1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2−メトキシトルエン、3−メトキシトルエン、4−メトキシトルエン、2,3−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール、ジフェニルエーテル等の芳香族エーテル類;酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸n−ブチル等の芳香族エステル類;シクロヘキサノン、シクロオクタノン、フェンコン等の脂環族ケトン類;シクロヘキサノール、シクロオクタノール等の脂環族アルコール類;メチルエチルケトン、ジブチルケトン等の脂肪族ケトン類;ブタノール、ヘキサノール等の脂肪族アルコール類;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテルアセタート(PGMEA)等の脂肪族エーテル類等が挙げられる。中でも好ましくは、アルカン類や芳香族炭化水素類であり、特に、フェニルシクロヘキサンは湿式成膜プロセスにおいて好ましい粘度と沸点を有している。
溶媒の沸点は、通常80℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上、特に好ましくは200℃以上である。また、通常沸点270℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは230℃以下である。この範囲を下回ると、湿式成膜時において、組成物からの溶媒蒸発により、成膜安定性が低下する可能性がある。
通常発光層の厚みは3〜200nm程度であるが、溶媒の含有量がこの下限を下回ると、組成物の粘性が高くなりすぎ、成膜作業性が低下する可能性がある。一方、この上限を上回ると、成膜後、溶媒を除去して得られる膜の厚みが稼げなくなるため、成膜が困難となる傾向がある。
これらは1種類を単独で用いてもよく、また2種類以上を任意の組み合わせ、および比率で用いてもよい。
また、イリジウム錯体化合物含有組成物中の他の電荷輸送性化合物の含有量は、イリジウム錯体化合物含有組成物中の本発明のイリジウム錯体化合物に対して、通常50重量%以下、特に30重量%以下で、通常0.01重量%以上、特に0.1重量%以上であることが好ましい。
本発明の有機電界発光素子は、基板上に少なくとも陽極、陰極及び前記陽極と前記陰極の間に少なくとも1層の有機層を有するものであって、前記有機層のうち少なくとも1層が本発明の錯体化合物を含むことを特徴とする。前記有機層は発光層を含む。
本発明の錯体化合物を含む有機層は、本発明における組成物を用いて形成された層であることがより好ましく、湿式成膜法により形成された層であることがさらに好ましい。前記湿式成膜法により形成された層は、該発光層であることが好ましい。
基板1は有機電界発光素子の支持体となるものであり、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシートなどが用いられる。特にガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂の板が好ましい。合成樹脂基板を使用する場合にはガスバリア性に留意する必要がある。基板のガスバリア性が小さすぎると、基板を通過した外気により有機電界発光素子が劣化することがある。このため、合成樹脂基板の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を確保する方法も好ましい方法の一つである。
基板1上には陽極2が設けられる。陽極2は発光層側の層(正孔注入層3、正孔輸送層4又は発光層5など)への正孔注入の役割を果たすものである。
この陽極2は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジウム及び/又はスズの酸化物などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロゲン化金属、カーボンブラック、或いは、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などにより構成される。
陽極2は通常は単層構造であるが、所望により複数の材料からなる積層構造とすることも可能である。
不透明でよい場合は陽極2の厚みは任意であり、陽極2は基板1と同一でもよい。また、さらには上記の陽極2の上に異なる導電材料を積層することも可能である。
陽極に付着した不純物を除去し、イオン化ポテンシャルを調整して正孔注入性を向上させることを目的に、陽極表面を紫外線(UV)/オゾン処理したり、酸素プラズマ、アルゴンプラズマ処理したりすることが好ましい。
正孔注入層3は、陽極2から発光層5へ正孔を輸送する層であり、通常、陽極2上に形成される。本発明に係る正孔注入層3の形成方法は真空蒸着法でも、湿式成膜法でもよく、特に制限はないが、ダークスポット低減の観点から湿式成膜法により形成することが好ましい。
正孔注入層3の膜厚は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、また、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下の範囲である。
湿式成膜法により正孔注入層3を形成する場合、通常は、正孔注入層3を構成する材料を適切な溶媒(正孔注入層用溶媒)と混合して成膜用の組成物(正孔注入層形成用組成物)を調製し、この正孔注入層形成用組成物を適切な手法により、正孔注入層3の下層に該当する層(通常は、陽極)上に塗布して成膜し、乾燥することにより正孔注入層3を形成する。
正孔注入層形成用組成物は通常、正孔注入層の構成材料として正孔輸送性化合物及び溶媒を含有する。正孔輸送性化合物は、通常、有機電界発光素子の正孔注入層に使用される正孔輸送性を有する化合物であれば、重合体などの高分子化合物であっても、単量体などの低分子化合物であってもよいが、高分子化合物であることが好ましい。
正孔輸送性化合物の例としては、芳香族アミン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ベンジルフェニル誘導体、フルオレン基で3級アミンを連結した化合物、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体、シラナミン誘導体、ホスファミン誘導体、キナクリドン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ポリキノリン誘導体、ポリキノキサリン誘導体、カーボン等が挙げられる。
正孔注入層3の材料として用いられる正孔輸送性化合物は、このような化合物のうち何れか1種を単独で含有していてもよく、2種以上を含有していてもよい。2種以上の正孔輸送性化合物を含有する場合、その組み合わせは任意であるが、芳香族三級アミン高分子化合物1種又は2種以上と、その他の正孔輸送性化合物1種又は2種以上とを併用することが好ましい。
芳香族三級アミン化合物の種類は特に制限されないが、表面平滑化効果による均一な発光の点から、重量平均分子量が1000以上、1000000以下の高分子化合物(繰り返し単位が連なる重合型化合物)がさらに好ましい。芳香族三級アミン高分子化合物の好ましい例として、下記式(IV)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物が挙げられる。
R111及びR112が任意の置換基である場合、該置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、シリル基、シロキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基などが挙げられる。
さらに、正孔輸送性化合物としては、後述の「正孔輸送層」の項に記載の不溶化基を有する化合物を用いてもよい。不溶化基を有する化合物を用いる場合、成膜方法なども同様である。
正孔注入層形成用組成物は正孔注入層の構成材料として、電子受容性化合物を含有していることが好ましい。
電子受容性化合物とは、酸化力を有し、上述の正孔輸送性化合物から一電子受容する能力を有する化合物が好ましく、具体的には、電子親和力が4eV以上である化合物が好ましく、5eV以上である化合物がさらに好ましい。
正孔注入層或いは正孔注入層形成用組成物中の電子受容性化合物の正孔輸送性化合物に対する含有量は、通常0.1モル%以上、好ましくは1モル%以上である。但し、通常100モル%以下、好ましくは40モル%以下である。
湿式成膜法に用いる正孔注入層形成用組成物の溶媒のうち少なくとも1種は、上述の正孔注入層の構成材料を溶解しうる化合物であることが好ましい。また、この溶媒の沸点は通常110℃以上、好ましくは140℃以上、中でも200℃以上がより好ましく、通常400℃以下、中でも300℃以下であることが好ましい。溶媒の沸点が低すぎると、乾燥速度が速すぎ、膜質が悪化する可能性がある。また、溶媒の沸点が高すぎると乾燥工程の温度を高くする必要があり、他の層や基板に悪影響を与える可能性がある。
エーテル系溶媒としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテルアセタート(PGMEA)等の脂肪族エーテル;1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2−メトキシトルエン、3−メトキシトルエン、4−メトキシトルエン、2,3−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール等の芳香族エーテル等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、フェニルシクロヘキサン、3−イロプロピルビフェニル、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、1,4−ジイソプロピルベンゼン、メチルナフタレン等が挙げられる。
アミド系溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
その他、ジメチルスルホキシド等も用いることができる。これらの溶媒は1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。
正孔注入層形成用組成物を調製後、この組成物を湿式成膜により、正孔注入層3の下層に該当する層(通常は、陽極2)上に塗布成膜し、乾燥することにより正孔注入層3を形成することができる。
塗布工程における温度は、組成物中に結晶が生じることによる膜の欠損を防ぐため、10℃以上が好ましく、50℃以下が好ましい。
塗布工程における相対湿度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.01ppm以上、通常80%以下である。
塗布後、通常加熱等により正孔注入層形成用組成物の膜を乾燥させる。加熱工程において使用する加熱手段の例を挙げると、クリーンオーブン、ホットプレートなどが挙げられる。
真空蒸着により正孔注入層3を形成する場合には、正孔注入層3の構成材料(前述の正孔輸送性化合物、電子受容性化合物等)の1種又は2種以上を真空容器内に設置されたるつぼに入れ(2種以上の材料を用いる場合は各々のるつぼに入れ)、真空容器内を適当な真空ポンプで10−4Pa程度まで排気した後、るつぼを加熱して(2種以上の材料を用いる場合は各々のるつぼを加熱して)、蒸発量を制御して蒸発させ(2種以上の材料を用いる場合は各々独立に蒸発量を制御して蒸発させ)、るつぼと向き合って置かれた基板の陽極2上に正孔注入層3を形成させる。なお、2種以上の材料を用いる場合は、それらの混合物をるつぼに入れ、加熱、蒸発させて正孔注入層3を形成することもできる。
正孔輸送層4は、正孔注入層がある場合には正孔注入層3の上に、正孔注入層3が無い場合には陽極2の上に形成することができる。また、本発明の有機電界発光素子は、正孔輸送層を省いた構成であってもよい。
正孔輸送層4の形成方法は真空蒸着法でも湿式成膜法でもよく、特に制限はないが、ダークスポット低減の観点から湿式成膜法により形成することが好ましい。
ポリアリールアミン誘導体としては、下記式(V)で表される繰り返し単位を含む重合体であることが好ましい。特に、下記式(V)で表される繰り返し単位からなる重合体であることが好ましく、この場合、繰り返し単位それぞれにおいて、Ara又はArbが異なっているものであってもよい。
Ara及びArbにおける芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基が有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、(ヘテロ)アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アシル基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シリル基、シロキシ基、シアノ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基などが挙げられる。
上記式(VI)〜(VIII)の具体例及びポリアリーレン誘導体の具体例等は、日本国特開2008−98619号公報に記載のものなどが挙げられる。
湿式成膜法で正孔輸送層4を形成する場合は、上記正孔注入層3の形成と同様にして、正孔輸送層形成用組成物を調製した後、湿式成膜し、さらに加熱乾燥させる。
不溶化基とは、熱及び/又は活性エネルギー線の照射により反応する基であり、反応後は反応前に比べて有機溶媒や水への溶解性を低下させる効果を有する基である。本発明においては、不溶化基は、脱離基又は架橋性基であることが好ましい。
また、架橋性基の例を挙げると、オキセタン、エポキシなどの環状エーテル由来の基;ビニル基、トリフルオロビニル基、スチリル基、アクリル基、メタクリロイル、シンナモイル等の不飽和二重結合由来の基;ベンゾシクロブタン由来の基などが挙げられる。
不溶化性化合物としては、架橋性基を有する正孔輸送性化合物を用いることが好ましい。正孔輸送性化合物の例を挙げると、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、フェナントロリン誘導体、カルバゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体等の含窒素芳香族化合物誘導体;トリフェニルアミン誘導体;シロール誘導体;オリゴチオフェン誘導体;縮合多環芳香族誘導体;金属錯体などが挙げられる。その中でも、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、フェナントロリン誘導体、カルバゾール誘導体等の含窒素芳香族誘導体;トリフェニルアミン誘導体;シロール誘導体;縮合多環芳香族誘導体;金属錯体などが好ましく、特に、トリフェニルアミン誘導体がより好ましい。
正孔輸送層形成用組成物には、さらに、レベリング剤、消泡剤等の塗布性改良剤;電子受容性化合物;バインダー樹脂などを含有していてもよい。
このような濃度で不溶化性化合物を含む正孔輸送層形成用組成物を下層(通常は正孔注入層3)上に成膜後、加熱及び/又は光などの活性エネルギー照射により、不溶化性化合物を不溶化させる。
加熱手段としては特に限定されないが、成膜された層を有する積層体をホットプレート上に載せたり、オーブン内で加熱するなどの手段が用いられる。例えば、ホットプレート上で120℃以上、1分間以上加熱する等の条件を用いることができる。
このようにして形成される正孔輸送層4の膜厚は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上であり、また通常300nm以下、好ましくは100nm以下である。
正孔輸送層4の上には通常、発光層5が設けられる。発光層5は、電界を与えられた電極間において、陽極2から正孔注入層3を通じて注入された正孔と、陰極9から電子輸送層7を通じて注入された電子との再結合により励起された、主たる発光源となる層である。
発光層5は発光材料(ドーパント)と1種又は2種以上のホスト材料を含むことが好ましい。発光層5は、真空蒸着法で形成してもよいが、本発明の組成物を用い、湿式成膜法によって作製された層であることが特に好ましい。
なお、発光層5は、本発明の性能を損なわない範囲で、他の材料、成分を含んでいてもよい。一般に有機電界発光素子において、同じ材料を用いた場合、電極間の膜厚が薄い方が、実効電界が大きくなる為に注入される電流が多くなるので、駆動電圧は低下する。その為、電極間の総膜厚は薄い方が有機電界発光素子の駆動電圧は低下するが、あまりに薄いと、ITO等の電極に起因する突起により短絡が発生する為、ある程度の膜厚が必要となる。
よって、発光層5の膜厚は、通常10nm以上、好ましくは20nm以上で、通常300nm以下、好ましくは200nm以下である。なお、本発明の有機電界発光素子が、陽極及び陰極の両極間に、発光層5のみを有する場合の発光層5の膜厚は、通常30nm以上、好ましくは50nm以上、通常500nm以下、好ましくは300nm以下である。
正孔阻止層6は、発光層5の上に、発光層5の陰極側の界面に接するように積層形成される。特に、発光物質として燐光材料を用いたり、青色発光材料を用いたりする場合、正孔阻止層6を設けることは効果的である。
正孔阻止層6は正孔と電子を発光層5内に閉じこめて、発光効率を向上させる機能を有する。即ち、正孔阻止層6は、発光層5から移動してくる正孔が電子輸送層7に到達するのを阻止することで、発光層5内で電子との再結合確率を増やし、生成した励起子を発光層5内に閉じこめる役割と、電子輸送層7から注入された電子を効率よく発光層5の方向に輸送する役割がある。
正孔阻止層6を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いこと、エネルギーギャップ(HOMOとLUMOの差)が大きいこと、励起三重項準位(T1)が高いことが挙げられる。
電子輸送層7は素子の発光効率をさらに向上させることを目的として、正孔阻止層6と電子注入層8との間に設けられる。電子輸送層7は、電界を与えられた電極間において陰極9から注入された電子を効率よく発光層5の方向に輸送することができる化合物により形成される。電子輸送層7に用いられる電子輸送性化合物としては、陰極9又は電子注入層8からの電子注入効率が高く、かつ、高い電子移動度を有し、注入された電子を効率よく輸送することができる化合物であることが必要である。
電子輸送層7は、正孔注入層3と同様にして湿式成膜法、或いは真空蒸着法により形成されるが、通常は、真空蒸着法が用いられる。
電子注入層8は陰極9から注入された電子を効率よく発光層5へ注入する役割を果たす。電子注入を効率よく行うには、電子注入層8を形成する材料は、仕事関数の低い金属が好ましく、ナトリウムやセシウム等のアルカリ金属、バリウムやカルシウムなどのアルカリ土類金属が用いられる。電子注入層8の膜厚は0.1〜5nmが好ましい。
このとき、電子注入層8の膜厚方向において均一に共蒸着されるが、膜厚方向において濃度分布があっても構わない。
陰極9は、発光層側の層(電子注入層8又は発光層5など)に電子を注入する役割を果たす。陰極9として用いられる材料は、前記陽極2に使用される材料を用いることも可能であるが、効率よく電子注入を行うには、仕事関数の低い金属が好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の適当な金属又はそれらの合金が用いられる。具体例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等の低仕事関数合金電極が挙げられる。
陰極9の膜厚は通常、陽極2と同様である。
低仕事関数金属から成る陰極を保護する目的で、この上にさらに、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層してもよく、これにより有機電界発光素子の安定性を増すことができる。この目的のために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が使われる。
以上、図1に示す層構成の素子を中心に説明してきたが、本発明の有機電界発光素子における陽極2及び陰極9と発光層5との間には、その性能を損なわない限り、上記説明にある層の他にも、任意の層を有していてもよく、また発光層5以外の任意の層を省略してもよい。
正孔阻止層6と同様の目的で、正孔輸送層4と発光層5の間に電子阻止層を設けることも効果的である。電子阻止層は、発光層5から移動してくる電子が正孔輸送層4に到達するのを阻止することで、発光層5内で正孔との再結合確率を増やし、生成した励起子を発光層5内に閉じこめる役割と、正孔輸送層4から注入された正孔を効率よく発光層5の方向に輸送する役割がある。
このため、電子阻止層も湿式成膜適合性を有することが好ましく、このような電子阻止層に用いられる材料としては、F8−TFBに代表されるジオクチルフルオレンとトリフェニルアミンの共重合体(国際公開第2004/084260号)等が挙げられる。
さらには、図1に示す層構成を複数段重ねた構造(発光ユニットを複数積層させた構造)とすることも可能である。その際には段間(発光ユニット間)の界面層(陽極がITO、陰極がAlの場合はその2層)の代わりに、例えばV2O5等を電荷発生層として用いると段間の障壁が少なくなり、発光効率・駆動電圧の観点からより好ましい。
本発明は、有機電界発光素子が、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX−Yマトリックス状に配置された構造の素子など、いずれにおいても適用することができる。
本発明の表示装置及び照明装置は、上述のような本発明の有機電界発光素子を用いたものである。本発明の表示装置及び照明装置の形式や構造については特に制限はなく、本発明の有機電界発光素子を用いて常法に従って組み立てることができる。
例えば、「有機ELディスプレイ」(オーム社、平成16年8月20日発刊、時任静士、安達千波矢、村田英幸著)に記載されているような方法で、本発明の表示装置および照明装置を形成することができる。
(中間体1の合成)
1H−NMR(CDCl3、ppm);8.72(d,1H)、8.67(d,1H)、8.13(d,1H)、8.04(d,1H)、7.96(d,1H)、7.80(d,1H)、7.70−7.64(m,6H)、7.55−7.02(m,35H)、6.90(t,2H)、6.79(d,1H)、2.64−2.56(m,4H)、2.17(s,3H)、2.11(s,3H)、1.97(s,3H)、1.82(s,3H)、1.65−1.59(m,4H)、1.38−1.36(m,4H).
1H−NMR(CDCl3、ppm);8.85(d,1H)、8.55(d,1H)、8.25−8.22(m,2H)、8.00(m,1H)、7.91−7.87(m,1H)、7.78−7.76(m,2H)、7.70−7.66(m,4H)、7.52−6.96(m,32H)、6.84(d,2H)、6.63(d,1H)、6.40(d,1H)、6.29(t,1H)、5.77(d,1H)、2.59−2.55(m,4H)、2.41(s,3H)、2.03(s,3H)、1.60−1.55(m,4H)、1.36−1.32(m,7H)、0.84(s,3H).
(中間体7の合成)
1H−NMR(CDCl3、ppm);8.19(s,2H)、7.99−7.95(m,4H)、7.89(d,1H)、7.70−7.66(m,4H)、7.51−7.05(m,47H)、6.96−6.82(m,4H)、2.65−2.55(m,8H)、1.65−1.58(m,8H)、1.38−1.36(m,8H).
1H−NMR(ジメチルスルホキシド(DMSO)−d6、ppm);8.53(d,1H)、8.04−7.98(m,2H)、7.83−7.80(m,1H)、7.75−7.69(m,2H)、7.59−7.34(m,30H)、7.30−7.09(m,8H)、7.01−6.96(m,2H)、6.73(d,1H)、6.31(d,1H).
(実施例1)
褐色サンプル瓶に、化合物D−1を1.5mg量りとり、フェニルシクロヘキサンを加えて100mgとし、化合物D−1を完全に溶解させ、化合物D−1を含有する組成物(固形分濃度:1.5重量%)を調製した。調製した組成物は室温約15〜20℃の暗所に置き、固体が析出するまでの時間を測定した。固体の析出は10倍のルーペを用いて目視にて確認した。結果を表1にまとめた。
実施例1において、化合物D−1の代わりに表1に示したイリジウム錯体化合物を用いたほかは実施例1と同様に組成物の調製をおこない、固形分が析出するまでの時間を測定した。結果を表1にまとめた。
(比較例2)
実施例1において、化合物D−1の代わりにIr(piq)3を用いたほかは実施例1と同様に組成物の調製を試みたが、固形分は完全には溶解しなかった。結果を表1にまとめた。
なお、用いた化合物の構造を下記にまとめて示す。
有機電界発光素子は以下に示す方法にて作製した。
<有機電界発光素子の作製>
ガラス基板上に、インジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を70nmの厚さに堆積したもの(ジオマテック社製、スパッタ成膜品)を、通常のフォトリソグラフィー技術と塩酸エッチングを用いて2mm幅のストライプにパターニングして陽極を形成した。パターン形成したITO基板を、界面活性剤水溶液による超音波洗浄、超純水による水洗、超純水による超音波洗浄、超純水による水洗の順で洗浄後、圧縮空気で乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。このITOは、透明電極として機能する。
溶媒 安息香酸エチル
塗布液濃度 PB−1 0.875重量%
PB−2 2.625重量%
A−1 0.525重量%
<成膜条件>
スピンコート雰囲気 大気下 23℃
乾燥条件 230℃×60分
溶媒 フェニルシクロヘキサン
塗布液濃度 1.0重量%
<成膜条件>
スピンコート雰囲気 窒素雰囲気下
加熱条件 230℃、1時間(窒素雰囲気下)
溶媒 キシレン
組成物中濃度 H−1: 1.0重量%
H−2: 3.0重量%
D−1: 0.28重量%
<スピンコート条件>
スピンコート雰囲気 乾燥窒素中 35℃
乾燥条件 120℃×20分(乾燥窒素下)
電子注入層として、先ずフッ化リチウム(LiF)を、モリブデンボートを用いて、蒸着速度0.1Å/秒、0.5nmの膜厚で電子輸送層7の上に成膜した。次に、陰極9としてアルミニウムを同様にモリブデンボートにより加熱して、蒸着速度1.0〜4.9Å/秒の範囲で制御し、膜厚80nmのアルミニウム層を形成した。以上の2層の蒸着時の基板温度は室温に保持した。
窒素グローブボックス中で、23mm×23mmサイズのガラス板の外周部に、約1mmの幅で光硬化性樹脂30Y−437(スリーボンド社製)を塗布し、中央部に水分ゲッターシート(ダイニック社製)を設置した。この上に、陰極形成を終了した基板を、蒸着された面が乾燥剤シートと対向するように貼り合わせた。その後、光硬化性樹脂が塗布された領域のみに紫外光を照射し、樹脂を硬化させた。
実施例4において、イリジウム錯体化合物D−1を表2に示したイリジウム錯体化合物に置き換えたほかは、実施例4と同様に有機電界発光素子を作製した。この素子は電圧を印加することにより赤色に発光し、表2に示す特性を示した。表2には、電流密度20mA/cm2の定電流にて駆動した際に、初期輝度が80%にまで減衰するまでの時間を相対値で示した。
実施例4において、イリジウム錯体化合物D−1をIr(piq)3に置き換えたほかは、実施例4と同様に有機電界発光素子を作製しようとしたが、発光層用組成物を作製する際に固形分が完全に溶解せず、素子を作製することができなかった。
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 正孔阻止層
7 電子輸送層
8 電子注入層
9 陰極
10 有機電界発光素子
Claims (11)
- 下記式(1)で表されるイリジウム錯体化合物。
[式(1)において、Irはイリジウム原子を表す。L1およびL2は有機配位子を表し、それぞれIrと結合する。mは1または2であり、nは1または2であり、m+nは3である。ただし、L1及びL2のうち少なくとも1つは、下記式(2)で表される置換基を少なくとも1つ含み、かつ、L1は下記式(3−1)または(3−2)で表される配位子を表し、L2は下記式(4−1)で表される配位子を表す。また、L 1 又はL 2 が複数存在する場合、それらは同一であっても異なっていてもよい。]
[式(2)において、Ar1は炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表し、Xは、炭素数5〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、または下記式(2−1)で表される置換基を表し、L 1 及びL 2 の少なくともいずれか一方とはAr 1 との間で結合を形成する。]
[式(2−1)において、p及びrは0、qは2〜10の整数を表す。]
[式(3−1)及び式(3−2)において、R1〜R5は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、アルキル基の炭素数が1〜20であるアルキルシリル基、アリール基の炭素数が6〜20であるアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す。これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、アルキル基の炭素数が1〜20であるアルキルシリル基、アリール基の炭素数が6〜20であるアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、及び炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基からなる群より選ばれる少なくとも1の基で置換されていてもよい。
R8〜R11は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、フェニル基、ピリジル基、または、式(2)で表される置換基を表す。前記フェニル基及び前記ピリジル基はさらに、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、及び炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基からなる群より選ばれる少なくとも1の基で置換されていてもよい。]
[式(4−1)において、R 12 〜R 15 は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す。R 16 〜R 19 は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、フェニル基、ピリジル基または、式(2)で表される置換基を表す。前記フェニル基及び前記ピリジル基はさらに、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、及び炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基からなる群より選ばれる少なくとも1の基で置換されていてもよい。
また、R 12 〜R 15 は、それぞれ隣り合うR 12 〜R 15 で結合して環を形成し、キノリン環を形成してもよい。これらの環はさらにフッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、及び炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基からなる群より選ばれる少なくとも1の基で置換されていてもよい。] - 前記式(1)におけるL1とイリジウム原子との結合様式が前記式(3−1)で表される、請求項1に記載のイリジウム錯体化合物。
- 前記式(1)におけるL1とイリジウム原子との結合様式が前記式(3−2)で表される、請求項1に記載のイリジウム錯体化合物。
- 前記式(3−1)および式(3−2)におけるR1が、置換若しくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、置換若しくは無置換の炭素数2〜20のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の炭素数6〜20のアリールアミノ基、または置換若しくは無置換の炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で表される、請求項1〜3のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
- 前記式(3−1)および式(3−2)におけるR5が、置換若しくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、置換若しくは無置換の炭素数2〜20のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の炭素数6〜20のアリールアミノ基、または置換若しくは無置換の炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で表される、請求項1〜4のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
- 前記式(1)におけるL2が、前記式(2)で表される置換基を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物及び溶媒を含む組成物。
- 陽極、陰極、及び前記陽極と前記陰極の間に少なくとも1層の有機層を有する有機電界発光素子であって、前記有機層のうち少なくとも1層が、請求項1〜6のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物を含む有機電界発光素子。
- 請求項8に記載のイリジウム錯体化合物を含む有機層が、請求項7に記載の組成物を用いて形成された層である、有機電界発光素子。
- 請求項8または9に記載の有機電界発光素子を用いた表示装置。
- 請求項8または9に記載の有機電界発光素子を用いた照明装置。
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