JP5990385B2 - 化合物、有機電界発光素子用材料、電荷輸送材料、有機電界発光素子 - Google Patents
化合物、有機電界発光素子用材料、電荷輸送材料、有機電界発光素子 Download PDFInfo
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Description
特許文献2には、シアノ基を置換基として有するメタキンクフェニル構造の化合物が記載されている。特許文献2には、シアノ基を置換基として有するメタキンクフェニル構造の化合物がアリール基を置換基として有していてもよいことが記載されているが、該アリール基がさらにジアリールアミノ基を置換基として有する構造や、ジアリールアミノ基をメタキンクフェニル構造に直接置換基として有する構造については記載がない。
[1] 基板と、該基板上に配置され、陽極及び陰極を含む一対の電極と、該電極間に配置された有機層とを有し、前記有機層が、下記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を少なくとも一種含有することを特徴とする有機電界発光素子。
[(一般式(1−1)〜一般式(1−10)中、RA11〜RA15はそれぞれ独立に水素原子、置換基または下記一般式(2)で表される基を表し、RA11〜RA15の少なくとも一つは下記一般式(2)で表される基である。RA21〜RA24、RA31〜RA35、RA41〜RA45、RA51〜RA55はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。一般式(1−8)〜一般式(1−10)中のRA25は、アルキル基、−SiRA61RA62RA63、シアノ基、または下記一般式(2)で表される基を表す。RA61〜RA63はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。ただし、シアノ基のオルト位2つが同時にアリール基となることはない。)
[2] [1]に記載の有機電界発光素子は、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)中、RA11〜RA15、RA21〜RA25およびRA31〜RA33のうち1または2個が前記一般式(2)で表される基であることが好ましい。
[3] [1]または[2]に記載の有機電界発光素子は、前記一般式(2)中、n211が1であることが好ましい。
[4] [1]〜[3]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子は、前記一般式(2)中、L211が単結合であることが好ましい。
[5] [1]〜[4]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子は、前記一般式(2)で表される基が、下記一般式(3)または一般式(4)で表される基であることが好ましい。
[6] [1]〜[5]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子は、前記有機層が、前記燐光発光材料を含む発光層を有し、該発光層が前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される構造の化合物を含有することが好ましい。
[7] [6]に記載の有機電界発光素子は、前記発光層にイリジウム(Ir)錯体を含有することが好ましい。
[8] [6]または[7]に記載の有機電界発光素子は、前記発光層に下記一般式(E−1)で表されるイリジウム(Ir)錯体を用いることが好ましい。
一般式(E−1)
[9] [1]〜[8]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を含むことを特徴とする発光装置。
[10] [1]〜[8]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を含むことを特徴とする表示装置。
[11] [1]〜[8]いずれか一項に記載の有機電界発光素子を含むことを特徴とする照明装置。
[12] 下記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物。
[13] [12]に記載の化合物からなることを特徴とする有機電界発光素子用材料。
[14] [12]に記載の化合物からなることを特徴とする電荷輸送材料。
本発明の化合物は、下記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される構造であることを特徴とする。
本発明の化合物はこのような構成を有することで、いかなる理論に拘泥するものでもないが、有機電界発光素子用材料として用いたときに発光効率が良好な上、特定のベンゾニトリル構造及び特定のアミン構造を有することにより劇的な低電圧化と耐久性向上ができる。
発光効率の向上は、このような構造の化合物はLUMO拡張および分子間でのLUMOの重なり増大が起こり、電子授受の効率が向上したためと考えられる。また、縮環構造又はトリアリールアミン構造などの特定のアミン構造を持たせることで、発光層への正孔注入性正孔輸送性が向上し、効率が改善されると考えている。
低駆動電圧化は、電子親和力の増大によるものと推定している。
本発明の特定のベンゾニトリル構造は特に高耐久化に効果がある。その理由としては、いかなる理論に拘泥するものでもないが、ベンゾニトリル部位は電子受容性が高いために素子駆動時に求電子攻撃を受けやすいと考えられ、ベンゾニトリル部位のベンゼン環に立体障害基(本発明の場合、シアノ基、フェニル基、その他の置換基が相当する)を有することで、該立体障害基のオルト位の反応性が劇的に低下し、その結果耐久性が向上すると考えられる。逆にオルト位に置換基がない部分は反応性が高く、耐久性が悪いと考えている。
本発明の特定のベンゾニトリル構造はシアノ基のオルト位2つが同時にアリール基となることはない。シアノ基のオルト位2つが同時にアリール基があると、電圧が高くなる、及び/または耐久性が低下する。この理由としては、電子輸送部位の立体障害が大きすぎるため電子輸送能が低下し電圧が高くなりやすく、また、電子輸送能の低下により電子移動度が低下し、その結果アニオン状態からの分解が起こりやすくなるため耐久性が低下したものと考えられる。
前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物や電荷輸送材料は、電子写真、有機トランジスタ、有機光電変換素子(エネルギー変換用途、センサー用途等)、有機電界発光素子等の有機エレクトロニクス素子に好ましく用いることができ、有機電界発光素子に用いるのが特に好ましい。
本発明の化合物や電荷輸送材料は、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を含有する薄膜にも用いることができる。該薄膜は、前記組成物を用いて蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等の湿式製膜法により形成することができる。薄膜の膜厚は用途によっていかなる厚みでもよいが、好ましくは0.1nm〜1mmであり、より好ましくは0.5nm〜1μmであり、更に好ましくは1nm〜200nmであり、特に好ましくは1nm〜100nmである。
なお、本発明において、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)の説明における水素原子は同位体(重水素原子等)も含み、また更に置換基を構成する原子は、その同位体も含んでいることを表す。
本発明において、「置換基」というとき、その置換基は置換されていてもよい。例えば、本発明で「アルキル基」と言う時、フッ素原子で置換されたアルキル基(例えばトリフルオロメチル基)やアリール基で置換されたアルキル基(例えばトリフェニルメチル基)なども含むが、「炭素数1〜6のアルキル基」と言うとき、置換されたものも含めた全ての基として炭素数が1〜6であることを示す。
一般式(1−1)〜一般式(1−10)中、RA11〜RA15はそれぞれ独立に水素原子、置換基または一般式(2)で表される基を表す。
RA11〜RA15のうち少なくとも一つは一般式(2)で表される基であり、それ以外は水素原子、後述する置換基群Aで表される基が挙げられ、水素原子、アルキル基、アリール基、シアノ基であることが好ましく、水素原子、アルキル基、シアノ基であることがより好ましく、水素原子であることがさらに好ましい。
一般式(1−1)〜一般式(1−10)中、RA21〜RA24、RA31〜RA35、RA41〜RA45、RA51〜RA55、RA61、RA62、RA63はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、置換基としては後述する置換基群Aで表される基が挙げられる。水素原子、アルキル基、シアノ基、アリール基であることが好ましく、水素原子、シアノ基、アリール基であることがより好ましく、水素原子、シアノ基、アリール基であることがさらに好ましい。ただし、一つのベンゼン環に置換するシアノ基は0〜2個が好ましく、0または1個がより好ましく、シアノ基が置換されたベンゼン環は一つであることがさらに好ましい。RA21〜RA24、RA31〜RA35、RA41〜RA45、RA51〜RA55はシアノ基でない場合は、水素原子、アリール基が好ましく、水素原子がより好ましい。
RA61、RA62、RA63は、それぞれ独立に水素原子または置換基を表し、アルキル基、アリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
一般式(1−1)〜一般式(1−10)中、RA11〜RA15、RA21〜RA25、RA31〜RA35、RA41〜RA45、RA51〜RA55およびRA61〜RA63の表す各置換基の好ましい範囲は、後述の置換基群Aの説明中における各置換基の好ましい範囲と同様である。
一般式(2)中、R211〜R214が表す置換基としては特に制限はないが、置換基群Aで表される基が挙げられる。
R212およびR213は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基であることが好ましく、いずれも水素原子であることがより好ましい。
R211は、水素原子であるか、R235と互いに結合して環を形成することが好ましい。但し、R211がR235と互いに結合して環を形成する場合、R211が置換している炭素原子とR235が置換している炭素原子とが単結合、CR511R512、NR513、SiR514R515で結合する(R511〜R515はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す)。
同様に、R214は、水素原子であるか、R221と互いに結合して環を形成することが好ましい。但し、R214がR221と互いに結合して環を形成する場合、R214が置換している炭素原子とR221が置換している炭素原子とが単結合、CR511R512、NR513、SiR514R515で結合する。
アルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、t−ブチル、n−ヘキシル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜14であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。)、アミノ基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜10であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、フェニルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、2−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシなどが挙げられる。)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルチオ、2−ベンズイミゾリルチオ、2−ベンズオキサゾリルチオ、2−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環基も包含し、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子であり、具体的にはピリジル、ピラジニル、ピリミジル、ピリダジニル、ピロリル、ピラゾリル、トリアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソキサゾリル、イソチアゾリル、キノリル、フリル、チエニル、セレノフェニル、テルロフェニル、ピペリジル、ピペリジノ、モルホリノ、ピロリジル、ピロリジノ、ベンゾオキサゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基、シロリル基などが挙げられる。)、シリル基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。)、ホスホリル基(例えばジフェニルホスホリル基、ジメチルホスホリル基などが挙げられる。)が挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよく、更なる置換基としては、以上に説明した置換基群Aから選択される基を挙げることができる。
炭素原子上の置換基として好ましくはアルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルコキシ基、シアノ基、フッ素原子であり、アルキル基またはアリール基がより好ましく、メチル基またはフェニル基が特に好ましい。
《置換基群B》
アルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、イソプロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。)、シアノ基、ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環基も包含し、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子であり、具体的にはピリジル、ピラジニル、ピリミジル、ピリダジニル、ピロリル、ピラゾリル、トリアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソキサゾリル、イソチアゾリル、キノリル、フリル、チエニル、セレノフェニル、テルロフェニル、ピペリジル、ピペリジノ、モルホリノ、ピロリジル、ピロリジノ、ベンゾオキサゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基、シロリル基などが挙げられる。)などが挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよく、更なる置換基としては、以上に説明した置換基群Bから選択される基を挙げることができる。
R513が表す窒素原子上の置換基として好ましくは、アルキル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基であり、アリール基がより好ましく、フェニル基またはフェニル基で置換されたフェニル基(ビフェニル基)が特に好ましい。
R222〜R224およびR232〜R234は、それぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基であることが好ましく、水素原子またはアリール基であることがより好ましい。
R221は、水素原子であるか、R214と互いに結合して環を形成することが好ましい。
R215は、水素原子であるか、R231と互いに結合して環を形成することが好ましい。但し、R215がR231と互いに結合して環を形成する場合、R215が置換している炭素原子とR231が置換している炭素原子とが単結合、CR511R512、NR513、SiR514R515で結合する(R511〜R305はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す)。
R235は、水素原子であるか、R211と互いに結合して環を形成することが好ましい。
一般式(2)中、R211〜R214、R221〜R225およびR231〜R235の表す各置換基の好ましい範囲は、前記置換基群Aの説明中における各置換基の好ましい範囲と同様である。
L211は単結合またはフェニレン基、ビフェニレン基であることが好ましく、フェニレン基、単結合であることがより好ましく、単結合であることがさらに好ましい。
一般式(3)および(4)中、R312、R313、R412およびR413の好ましい範囲は、一般式(2)におけるR212およびR213の好ましい範囲と同様である。
一般式(3)および(4)中、R314、R321、R425およびR431が表す置換基としては特に制限はないが、置換基群Aで表される基が挙げられる。
R314、R321、R425およびR431は、それぞれ独立に水素原子であることが好ましい。
一般式(3)および(4)中、R322〜R324、R332〜R234、R422〜R324およびR432〜R434の好ましい範囲は、一般式(2)におけるR322〜R324およびR332〜R234の好ましい範囲と同様である。
合成後、カラムクロマトグラフィー、再結晶等による精製を行った後、昇華精製により精製することが好ましい。昇華精製により、有機不純物を分離できるだけでなく、無機塩や残留溶媒等を効果的に取り除くことができる。
本発明の有機電界発光素子は、基板と、該基板上に配置され、陽極及び陰極を含む一対の電極と、該電極間に配置された有機層とを有し、前記有機層が、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を少なくとも一種含有することを特徴とする。
有機電界発光素子の素子構成、基板、陰極及び陽極については、例えば、特開2008−270736号公報に詳述されており、該公報に記載の事項を本発明に適用することができる。
以下、本発明の有機電界発光素子の好ましい態様について、基板、電極、有機層、保護層、封止容器、駆動方法、発光ピーク波長、用途の順で詳細に説明する。
本発明の有機電界発光素子は、基板を有する。
本発明で使用する基板としては、有機層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
本発明の有機電界発光素子は、前記基板上に配置され、陽極及び陰極を含む一対の電極を有する。
発光素子の性質上、一対の電極である陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明若しくは半透明であることが好ましい。
陽極は、通常、有機層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
陰極は、通常、有機層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
本発明の有機電界発光素子は、前記電極間に配置された有機層を有し、前記有機層が、下記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を少なくとも一種含有することを特徴とする。前記有機層が、燐光発光材料と前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を含むことが好ましい。
前記有機層は、特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、前記透明電極上に又は前記半透明電極上に形成されるのが好ましい。この場合、有機層は、前記透明電極又は前記半透明電極上の全面又は一面に形成される。
有機層の形状、大きさ、及び厚み等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
以下、本発明の有機電界発光素子における、有機層の構成、有機層の形成方法、有機層を構成する各層の好ましい態様および各層に使用される材料について順に説明する。
本発明の有機電界発光素子では、前記有機層が、電荷輸送層を含むことが好ましい。
電荷輸送層とは、有機電界発光素子に電圧を印加した際に電荷移動が起こる層をいう。
具体的には正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層又は電子注入層が挙げられる。好ましくは、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層又は発光層である。塗布法により形成される電荷輸送層が正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層又は発光層であれば、低コストかつ高効率な有機電界発光素子の製造が可能となる。また、電荷輸送層として、より好ましくは、正孔注入層、正孔輸送層又は電子ブロック層である。
本発明の有機電界発光素子では、前記燐光発光材料を含む発光層とその他の有機層を有し、前記発光層が前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を含有することが好ましい。さらに、本発明の有機電界発光素子では、前記有機層が、前記燐光発光材料を含む発光層とその他の有機層を有すことがより好ましい。但し、本発明の有機電界発光素子は、前記有機層が発光層とその他の有機層を有する場合であっても、必ずしも明確に層間が区別されなくてもよい。
本発明では、一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を発光層、発光層と陰極との間で発光層に隣接する有機層(発光層に隣接する陰極側の層)、及び発光層側で陰極に隣接する電子注入層のいずれかに含有されることが好ましく、発光層及び発光層に隣接する陰極側の層のいずれかに含有されることがより好ましく、発光層に含有されることが更に好ましい。また、一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を発光層及び発光層に隣接する陰極側の層の両層に含有させてもよい。
一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を発光層中に発光層のホスト材料として含有させる場合、一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物は発光層の全質量に対して0.1〜99質量%含ませることが好ましく、1〜97質量%含ませることがより好ましく、10〜96質量%含ませることが更に好ましい。
前記有機層が、前記燐光発光材料を含む発光層とその他の有機層を有し、前記発光層と前記陰極との間に配置されたその他の有機層が、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される構造の化合物を含有することも好ましい。その中でも、前記有機層が電子輸送層または正孔ブロック層(より好ましくは正孔ブロック層)を有し、前記電子輸送層または前記正孔ブロック層が前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を含有することがより好ましい。前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を発光層以外の層に含有させる場合は、該発光層以外の層の全質量に対して70〜100質量%含まれることが好ましく、85〜100質量%含まれることがより好ましい。
本発明の有機電界発光素子において、各有機層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法、スピンコート法、バーコート法等の湿式製膜法(溶液塗布法)のいずれによっても好適に形成することができる。
本発明の有機電界発光素子は、前記一対の電極間に配置された有機層が、少なくとも一層の前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を含む組成物の蒸着により形成された層を含むことが好ましい。
発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。但し、本発明における前記発光層は、このようなメカニズムによる発光に必ずしも限定されるものではない。本発明の有機電界発光素子における発光層は、少なくとも一種の燐光発光材料を含有することが好ましい。
以下、前記発光層の材料として、前記発光材料、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物以外のその他のホスト材料について順に説明する。なお、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物は、本発明の有機電界発光素子において前記発光層以外に用いられてもよい。
本発明における発光材料としては、燐光発光材料、蛍光発光材料等いずれも用いることができる。
本発明における発光層は、色純度を向上させるためや発光波長領域を広げるために2種類以上の発光材料を含有することができる。発光材料の少なくとも一種が燐光発光材料であることが好ましい。
本発明では、発光層に含有される少なくとも一種の燐光発光材料に加えて、発光材料として、蛍光発光材料や、発光層に含有される燐光発光材料とは異なる燐光発光材料を用いることができる。
これら蛍光発光材料や燐光発光材料については、例えば、特開2008−270736号公報の段落番号[0100]〜[0164]、特開2007−266458号公報の段落番号[0088]〜[0090]に詳述されており、これら公報の記載の事項を本発明に適用することができる。
RT1〜RT4、RT7、R1’〜R4’、R’’’’は、近接する任意の2つが互いに結合して縮合4〜7員環を形成してもよく、該縮合4〜7員環は、シクロアルケン、シクロカルカジエン、アリール又はヘテロアリールであり、該縮合4〜7員環は更に置換基群Aで表される置換基有していてもよい。
nE4が2又は3の場合、RT1〜RT4、RT7、A及びR1’〜R4’を含む配位子が2つまたは3つ存在することになるが、該配位子は互いに同じであっても異なっていてもよい。
RT2〜RT6、R5’〜R8’、 R’’’’は、近接する任意の2つが互いに結合して縮合4〜7員環を形成してもよく、該縮合4〜7員環は、シクロアルケン、シクロカルカジエン、アリール又はヘテロアリールであり、該縮合4〜7員環は更に置換基群Aで表される置換基を有していてもよい。
nE5が2又は3の場合、RT2〜RT6、A及びR5’〜R8’を含む配位子が2つまたは3つ存在することになるが、該配位子は互いに同じであっても異なっていてもよい。
また、R5’〜R8’における好ましい範囲は、一般式(E−4)におけるR1’〜R4’の好ましい範囲と同じである。またAがCR’’’’を表すと共に、RT2〜RT6、R’’’’、及びR5’〜R8’のうち、0〜3つがアルキル基又はフェニル基で残りが全て水素原子である場合が好ましい。
RT1〜RT5、R9’〜R12’、 R’’’’は、近接する任意の2つが互いに結合して縮合4〜7員環を形成してもよく、該縮合4〜7員環は、シクロアルケン、シクロカルカジエン、アリール又はヘテロアリールであり、該縮合4〜7員環は更に置換基群Aで表される置換基を有していてもよい。
nE6が2又は3の場合、RT1〜RT5、A及びR9’〜R12’を含む配位子が2つまたは3つ存在することになるが、該配位子は互いに同じであっても異なっていてもよい。
また、R9’〜R12’における好ましい範囲は、一般式(E−4)におけるR1’〜R4’の好ましい範囲と同じである。またAがCR’’’’を表すと共に、RT1〜RT5、R’’’’、及びR9’〜R12’のうち、0〜3つがアルキル基又はフェニル基で残りが全て水素原子である場合が好ましい。
nE7が2又は3の場合、RT1、RT2、RT3、RT4、RT5、RT6、RT7及びR’’’’を含む配位子が2つまたは3つ存在することになるが、該配位子は互いに同じであっても異なっていてもよい。
Xは−O−、−S−、−NRT24−、−CRT25RT26−であることが好ましく、−O−、−S−であることがより好ましい。
Xが−O−、−S−のときは、RT16の位置で単結合を介して一般式(E−7−1)中の一部と結合することが好ましく、Xが−NRT24−のときは、RT18またはRT24の位置で単結合を介して一般式(E−7−1)中の一部と結合することが好ましく、Xが−CRT25RT26−のときは、RT17の位置で単結合を介して一般式(E−7−1)中の一部と結合することが好ましい。
nE7が2又は3の場合、RT1、RT2、RT3、RT4、RT5、RT6、RT7及びR’’’’を含む配位子が2つまたは3つ存在することになるが、該配位子は互いに同じであっても異なっていても良い。
また、発光層は一層であっても二層以上の多層であってもよく、それぞれの層に同じ発光材料やホスト材料を含んでもよいし、層毎に異なる材料を含んでもよい。発光層が複数の場合、それぞれの発光層が異なる発光色で発光してもよい。
ホスト材料とは、発光層において主に電荷の注入、輸送を担う化合物であり、また、それ自体は実質的に発光しない化合物のことである。ここで「実質的に発光しない」とは、該実質的に発光しない化合物からの発光量が好ましくは素子全体での全発光量の5%以下であり、より好ましくは3%以下であり、更に好ましくは1%以下であることを言う。
ホスト材料としては、一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を用いることができる。
ピロール、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、イミダゾール、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、ポルフィリン系化合物、縮環芳香族炭化水素化合物(フルオレン、ナフタレン、フェナントレン、トリフェニレン等)、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、8−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体及びそれらの誘導体(置換基や縮環を有していてもよい)等を挙げることができる。
これらのうち、カルバゾール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、アリールアミン、縮環芳香族炭化水素化合物、金属錯体が特に好ましい。
ホスト材料の膜状態でのT1が燐光発光材料のT1より小さいと発光を消光してしまうためホスト材料には燐光発光材料より大きなT1が求められる。また、ホスト材料のT1が燐光発光材料より大きい場合でも、両者のT1差が小さい場合には一部、燐光発光材料からホスト材料への逆エネルギー移動が起こるため、効率低下や耐久性低下の原因となる。従って、T1が十分に大きく、化学的安定性及びキャリア注入・輸送性の高いホスト材料が求められている。
本発明の有機電界発光素子は、前記発光層以外のその他の層を有していてもよい。
前記有機層が有していてもよい前記発光層以外のその他の有機層として、正孔注入層、正孔輸送層、ブロック層(正孔ブロック層、励起子ブロック層など)、電子輸送層などが挙げられる。前記具体的な層構成として、下記が挙げられるが本発明はこれらの構成に限定されるものではない。
・陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ブロック層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極。
本発明の有機電界発光素子は、(A)前記陽極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層を少なくとも一層含むことが好ましい。前記(A)前記陽極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層としては、陽極側から正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層を挙げることができる。
本発明の有機電界発光素子は、(B)前記陰極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層少なくとも一層含むことが好ましい。前記(B)前記陰極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層としては、陰極側から電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層を挙げることができる。
具体的には、本発明の有機電界発光素子の好ましい態様の一例は、図1に記載される態様であり、前記有機層として、陽極側3から正孔注入層4、正孔輸送層5、発光層6、正孔ブロック層7及び電子輸送層8がこの順に積層されている態様である。
以下、これら本発明の有機電界発光素子が有していてもよい前記発光層以外のその他の層について、説明する。
まず、(A)前記陽極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層について説明する。
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。
正孔注入層、正孔輸送層については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0165〕〜〔0167〕に記載の事項を本発明に適用することができる。その中でも、正孔注入層、正孔輸送層に好ましく用いられる材料について説明する。
Ar3はアルキル、アリール、ヘテロアリール、アリールアミノを表し、更に置換基Zを有していてもよい。
Zはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、−R"、−OR"、−N(R")2、−SR"、−C(O)R"、−C(O)OR"、−C(O)N(R")2、−CN、−NO2、−SO2、−SOR"、−SO2R"、又は−SO3R"を表し、R"はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ペルハロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
pは1〜4の整数であり、pが2以上のときAr1及びAr2はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
aは0〜4の整数を表し、複数のRS1が存在するとき、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成してもよい。b〜eはそれぞれ独立に0〜5の整数を表し、それぞれ複数のRS2〜RS5が存在するとき、それらは同一でも異なっていてもよく、任意の2つが結合し環を形成してもよい。
qは1〜5の整数であり、qが2以上のとき複数のRS1は同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
シクロアルキル基としては、置換基を有していてもよく、飽和であっても不飽和であってもよく、置換してもよい基としては、前述の置換基Zを挙げることができる。RS1〜RS5で表されるシクロアルキル基として、好ましくは環員数4〜7のシクロアルキル基であり、より好ましくは総炭素原子数5〜6のシクロアルキル基であり、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
RS1〜RS5で表されるアルケニル基としては好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、1−プロペニル、1−イソプロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。
RS1〜RS5で表されるアルキニル基としては、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばエチニル、プロパルギル、1−プロピニル、3−ペンチニルなどが挙げられる。
また、一般式(M−1)で表される化合物を、複数の有機層に用いる場合はそれぞれの層において、上記の範囲で含有することが好ましい。
該正孔輸送層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
電子ブロック層は、陰極側から発光層に輸送された電子が、陽極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陽極側で隣接する有機層として、電子ブロック層を設けることができる。
電子ブロック層を構成する有機化合物の例としては、例えば前述の正孔輸送材料として挙げたものが適用できる。
電子ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、3nm〜100nmであるのがより好ましく、5nm〜50nmであるのが更に好ましい。
電子ブロック層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
電子ブロック層に用いる材料は、前記燐光発光材料のT1エネルギーより高いことが色純度、発光効率、駆動耐久性の点で好ましい。電子ブロック層に用いる材料の膜状態でのT1が燐光発光材料のT1より0.1eV以上大きいことが好ましく、0.2eV以上大きいことがより好ましく、0.3eV以上大きいことが更に好ましい。
次に、前記(B)陰極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層について説明する。
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。これらの層に用いる電子注入材料、電子輸送材料は低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
電子輸送材料として、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を用いることができ、その好ましい態様は、上述の一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を発光層以外の層に含有させる場合の説明のとおりである。その他の電子輸送材料としては、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、フタラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、トリアジン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、8−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、シロールに代表される有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。
電子輸送層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、0.1nm〜200nmであるのが好ましく、0.2nm〜100nmであるのがより好ましく、0.5nm〜50nmであるのが更に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陰極側で隣接する有機層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の膜状態でのT1エネルギーは、発光層で生成する励起子のエネルギー移動を防止し、発光効率を低下させないために、発光材料のT1エネルギーよりも高いことが好ましい。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の例としては、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を用いることができる。
前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物以外の、正孔ブロック層を構成するその他の有機化合物の例としては、アルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリナト)4−フェニルフェノレート(Aluminum (III)bis(2−methyl−8−quinolinato)4−phenylphenolate(Balqと略記する))等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(2,9−Dimethyl−4,7−diphenyl−1,10−phenanthroline(BCPと略記する))等のフェナントロリン誘導体、本発明の化合物等が挙げられる。本発明において、正孔ブロック層は実際に正孔をブロックする機能に限定せず、発光層の励起子が電子輸送層に拡散させない、若しくはエネルギー移動消光をブロックする機能を有していてもよい。本発明の化合物は正孔ブロック層としても好ましく適用できる。
正孔ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。
正孔ブロック層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
正孔ブロック層に用いる材料は、前記燐光発光材料のT1エネルギーより高いことが色純度、発光効率、駆動耐久性の点で好ましい。正孔ブロック層に用いる材料の膜状態でのT1が燐光発光材料のT1より0.1eV以上大きいことが好ましく、0.2eV以上大きいことがより好ましく、0.3eV以上大きいことが更に好ましい。
本発明の有機電界発光素子は、前記(B)陰極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層の材料に特に好ましく用いられる材料として、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物および下記一般式(O−1)で表される化合物を挙げることができる。
以下、前記一般式(O−1)で表される化合物について説明する。
一般式(O−1)で表される化合物は、より好ましくは下記一般式(O−2)で表される化合物である。
R02〜R04はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜8)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30)、又はヘテロアリール基(好ましくは炭素数4〜12)を表し、これらは前述の置換基群Aから選ばれる置換基を有していても良い。R02〜R04として好ましくは水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、より好ましくは水素原子、又はアリール基であり、最も好ましくは水素原子である。
一般式(O−1)で表される化合物は、添加する有機層の全質量に対して70〜100質量%含まれることが好ましく、85〜100質量%含まれることがより好ましい。
本発明において、有機電界発光素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0169〕〜〔0170〕に記載の事項を本発明に適用することができる。なお、保護層の材料は無機物であっても、有機物であってもよい。
本発明の有機電界発光素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
封止容器については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0171〕に記載の事項を本発明に適用することができる。
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流(必要に応じて交流成分を含んでもよい)電圧(通常2ボルト〜15ボルト)、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平2−148687号、同6−301355号、同5−29080号、同7−134558号、同8−234685号、同8−241047号の各公報、特許第2784615号、米国特許5828429号、同6023308号の各明細書等に記載の駆動方法を適用することができる。
本発明の有機電界発光素子は、その発光ピーク波長に制限はない。例えば、光の三原色のうち、赤色の発光に用いても、緑色の発光に用いても、青色の発光に用いてもよい。その中でも、本発明の有機電界発光素子は、発光ピーク波長が500〜700nmであることが、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物の最低励起三重項(T1)エネルギーの観点から好ましい。
具体的には、本発明の有機電界発光素子において、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を発光層のホスト材料として用いる場合は、発光ピーク波長が500〜700nmであることが好ましく、520〜650nmであることがより好ましく、520〜550nmであることが特に好ましい。
一方、本発明の有機電界発光素子において、前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を正孔ブロック層の電荷輸送材料として用いる場合は、発光ピーク波長が400〜700nmであることが好ましく、450〜650nmであることがより好ましく、500〜650nmであることが特に好ましい。
本発明の有機電界発光素子は、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、又は光通信等に好適に利用できる。特に、発光装置、照明装置、表示装置等の発光輝度が高い領域で駆動されるデバイスに好ましく用いられる。
本発明の発光装置は、本発明の有機電界発光素子を含むことを特徴とする。
次に、図2を参照して本発明の発光装置について説明する。
本発明の発光装置は、前記有機電界発光素子を用いてなる。
図2は、本発明の発光装置の一例を概略的に示した断面図である。図2の発光装置20は、基板(支持基板)2、有機電界発光素子10、封止容器16等により構成されている。
ここで、接着層14としては、エポキシ樹脂等の光硬化型接着剤や熱硬化型接着剤を用いることができ、例えば熱硬化性の接着シートを用いることもできる。
本発明の照明装置は、本発明の有機電界発光素子を含むことを特徴とする。
次に、図3を参照して本発明の照明装置について説明する。
図3は、本発明の照明装置の一例を概略的に示した断面図である。本発明の照明装置40は、図3に示すように、前述した有機EL素子10と、光散乱部材30とを備えている。より具体的には、照明装置40は、有機EL素子10の基板2と光散乱部材30とが接触するように構成されている。
光散乱部材30は、光を散乱できるものであれば特に制限されないが、図3においては、透明基板31に微粒子32が分散した部材とされている。透明基板31としては、例えば、ガラス基板を好適に挙げることができる。微粒子32としては、透明樹脂微粒子を好適に挙げることができる。ガラス基板及び透明樹脂微粒子としては、いずれも、公知のものを使用できる。このような照明装置40は、有機電界発光素子10からの発光が散乱部材30の光入射面30Aに入射されると、入射光を光散乱部材30により散乱させ、散乱光を光出射面30Bから照明光として出射するものである。
本発明の表示装置は、本発明の有機電界発光素子を含むことを特徴とする。
本発明の表示装置としては、例えば、テレビ、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電子ペーパ等の表示装置とすることなどを挙げることができる。
1.合成例
前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物は、公知の反応を組み合わせて以下のスキームにしたがって合成できる。
K3PO4 17.2g、化合物1 3.2g、テトラヒドロフラン100ml、蒸留水100mlを3つ口フラスコに入れ、脱気及び窒素置換を施した。そこへ、S−Phos 2.22g、化合物2 10g、Pd2(dba)3 1.24gを加え、11時間加熱還流させた。室温に戻し、有機層を濃縮し、トルエンを溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、化合物3 7.4gを得た。
3つ口フラスコに化合物3 7.4g、テトラヒドロフラン140ml、塩酸7ml/蒸留水7mlの混合溶液を加え、室温に3日間反応させた。沈殿物をろ過し、濾液に食塩含有塩酸水溶液400mlおよび酢酸エチル300mlを添加し、有機層を抽出した。有機層を濃縮し、トルエンを加えてさらに濃縮し、沈殿物をろ過した。ろ物をトルエンで洗浄し、化合物4 3.58gを得た。
3つ口フラスコにK3PO4 1.86g、化合物5 2.52g、テトラヒドロフラン10ml、蒸留水10mlをいれ、脱気及び窒素置換を施した。そこへ、S−Phos 0.24g、化合物4 1g、Pd2(dba)3 0.133gを加え、6時間加熱還流させた。室温に戻し、有機層を濃縮し、トルエン/ヘキサンを溶離液としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、メタノール及びアセトンを少量加え超音波を施すことで沈殿物を精製させ、吸引ろ過およびアセトン洗浄を施し、白色固体1.4gを得た。これを昇華精製し、化合物(1−1−13)1.2gを得た。
化合物(1−1−13)、(1−1−1)、(1−1−4)および(1−1−16)の1H−NMRスペクトルをそれぞれ図4〜図7に記載した。
<素子作製・評価>:緑燐光素子で発光層のホスト材料としての使用
素子作製に用いた材料は全て昇華精製を行い、高速液体クロマトグラフィー(東ソーTSKgel ODS−100Z)により純度(254nmの吸収強度面積比)が99.1%以上であることを確認した。
第1層:下記化合物(A):膜厚10nm
第2層:HTL−1:膜厚30nm
第3層:化合物(1−1−1)及びGD−1(質量比85:15):膜厚40nm
第4層:ETL−1:膜厚40nm
この上に、フッ化リチウム1nm及び金属アルミニウム100nmをこの順に蒸着し陰極とした。
この積層体を、大気に触れさせることなく、窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れ、ガラス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤(XNR5516HV、長瀬チバ(株)製)を用いて封止し、実施例101の有機電界発光素子を得た。
実施例101の有機電界発光素子の調製において、第3層の化合物(1−1−1)を、下記表1に示す化合物及び上述の比較化合物(1)〜比較化合物(11)に置き換える以外は実施例101と同様にして、実施例102〜114、比較例101〜111の有機電界発光素子を得た。
各素子を輝度が1000cd/m2になるように直流電圧を印加して発光させる。この時の印加電圧を駆動電圧評価の指標とした。駆動電圧が5V未満である場合を◎、5V以上5.5V未満である場合を○○、5.5V以上6V未満である場合を○、6V以上7V未満である場合を△、7V以上である場合を×として、下記表1に示した。
東陽テクニカ製ソースメジャーユニット2400を用いて、直流電圧を各素子に印加し発光させ、その輝度を、トプコン社製輝度計BM−8を用いて測定した。発光スペクトルと発光ピーク波長は浜松ホトニクス製スペクトルアナライザーPMA−11を用いて測定した。これらを元に輝度が1000cd/m2付近の外部量子効率を輝度換算法により算出した。
外部量子効率が15%以上である場合を◎、10%以上15%未満である場合を○、8%以上10%未満である場合を△、8%未満である場合を×として、下記表1に示した。
各素子を、室温(20℃)で輝度が5000cd/m2になるように直流電圧を印加して発光させ続け、輝度が4000cd/m2になるまでに要した時間を耐久性の指標とした。600時間以上である場合を◎、400時間以上600時間未満である場合を○○、200時間以上400時間未満である場合を○、100時間以上200時間未満である場合を△、100時間未満である場合を×として、下記表1に示した。
なお、実施例101〜114で作製した有機電界発光素子の発光ピーク波長は510〜530nmであった。
一方、比較化合物を緑りん光発光素子の発光層のホスト材料として用いると耐久性が悪いことがわかった。
また、本発明の素子は耐久性にも優れ、発光装置、表示装置、照明装置に好適である。
3・・・陽極
4・・・正孔注入層
5・・・正孔輸送層
6・・・発光層
7・・・正孔ブロック層
8・・・電子輸送層
9・・・陰極
10・・・有機電界発光素子(有機EL素子)
11・・・有機層
12・・・保護層
14・・・接着層
16・・・封止容器
20・・・発光装置
30・・・光散乱部材
30A・・・光入射面
30B・・・光出射面
31・・・透明基板
32・・・微粒子
40・・・照明装置
Claims (14)
- 基板と、
該基板上に配置され、陽極及び陰極を含む一対の電極と、
該電極間に配置された有機層とを有し、
前記有機層が、下記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物を少なくとも一種含有することを特徴とする有機電界発光素子。
なお、化合物が一般式(1−1)または一般式(1−8)で表されるとき、該化合物はジベンゾチオフェン環もジベンゾフラン環も有さない。] - 前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれか中、RA11〜RA15、RA21〜RA25およびRA31〜RA33のうち1または2個が前記一般式(2)で表される基であることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記一般式(2)中、n211が1であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機電界発光素子。
- 前記一般式(2)中、L211が単結合であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
- 前記一般式(2)で表される基が、下記一般式(3)または一般式(4)で表される基であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
- 前記有機層が、前記燐光発光材料を含む発光層を有し、
該発光層が前記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される構造の化合物を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。 - 前記発光層にイリジウム(Ir)錯体を含有することを特徴とする請求項6に記載の有機電界発光素子。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を含むことを特徴とする発光装置。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を含むことを特徴とする表示装置。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を含むことを特徴とする照明装置。
- 下記一般式(1−1)〜一般式(1−10)のいずれかで表される化合物。
なお、化合物が一般式(1−1)または一般式(1−8)で表されるとき、該化合物はジベンゾチオフェン環もジベンゾフラン環も有さない。] - 請求項12に記載の化合物からなることを特徴とする有機電界発光素子用材料。
- 請求項12に記載の化合物からなることを特徴とする電荷輸送材料。
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