JP6014304B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、有機電界発光素子(以下、「素子」、「有機EL素子」ともいう)に関し、特に、高温駆動時の素子の諸性能(具体的には、外部量子効率、耐久性、色度変化及び電圧差)に優れる有機電界発光素子に関する。
有機電界発光素子は、低電圧駆動で高輝度の発光が得られることから、近年活発な研究開発が行われている。一般に有機電界発光素子は、発光層を含む有機層及び該層を挟んだ一対の電極から構成されており、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が発光層において再結合し、生成した励起子のエネルギーを発光に利用するものである。
近年、燐光発光材料を用いることにより、素子の高効率化が進んでいる。例えば、燐光発光材料としてイリジウム錯体や白金錯体などを用い、発光効率及び耐熱性が向上した有機電界発光素子が研究されている。
また、発光材料をホスト材料中にドープした発光層を用いるドープ型素子が広く採用されている。
近年、ホスト材料の開発が盛んに行われており、例えば特許文献1及び2には発光効率が高く、画素欠陥が少なく、耐熱性に優れる素子の作製を目的として、アリール基が複数連結したカルバゾール化合物をホスト材料に用いた素子が開示されている。
また、発光材料に関して、特許文献3には青発光可能で、耐久性に優れ、発光スペクトルがシャープであり低消費電力な素子を得ることを目的として、縮環型燐光発光材料を用いた発明が開示されている。また特許文献4にも特定構造の縮環型燐光発光材料が開示されている。
しかし、従来の素子は、高温駆動時の耐久性が低く、また、高温駆動後の色度変化及び電圧上昇が大きいという問題があり、改善が求められている。
国際公開第04/074399号 国際公開第08/072538号 米国特許出願公開第2008/297033号明細書 国際公開第07/095118号
従来の素子は、高温駆動時の耐久性が低く、また、高温駆動後の色度変化及び電圧上昇が大きいという問題があり、改善が求められていた。
本発明者らは、本発明のホスト材料を、特定の青色燐光材料と組み合わせた場合に、従来よく用いられていたmCBPに対して、高温駆動時の外部量子効率及び耐久性、並びに、高温駆動後の色度変化及び電圧差に非常に優れた性能を示す素子が提供されることを見出した。
すなわち、本発明の目的は、高温駆動時の外部量子効率及び耐久性が高く、かつ、高温駆動後の色度変化及び電圧上昇が小さい有機電界発光素子の提供にある。
また、本発明の別の目的は有機電界発光素子に有用な発光層及び組成物を提供することである。更に、本発明の別の目的は有機電界発光素子を含む発光装置、表示装置及び照明装置を提供することである。
すなわち、本発明は下記の手段により達成された。
[1]基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、
前記発光層に、少なくとも一種の一般式(PI−1)で表される化合物を含有し、かつ、前記少なくとも一層の有機層のいずれかの層に、少なくとも一種の一般式(1)で表される化合物を含有する、有機電界発光素子。
一般式(PI−1)中、R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。R〜Rで表される置換基は、互いに結合して環を形成してもよい。
(X−Y)はモノアニオン性の二座配位子を表す。
pは1〜3の整数を表す。
一般式(1)中、Rはアルキル基、アリール基、又はシリル基を表し、更に置換基Zを有していてもよい。但し、Rがカルバゾリル基又はペルフルオロアルキル基を表すことはない。Rが複数存在する場合、複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また複数のRは、互いに結合して置換基Zを有していてもよいアリール環を形成してもよい。
〜Rはそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、シリル基、シアノ基又はフッ素原子を表し、更に置換基Zを有していてもよい。R〜Rがそれぞれ複数存在する場合、複数のR〜複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
置換基Zはアルキル基、アルケニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基、アルコキシ基、フェノキシ基、フッ素原子、シリル基、アミノ基、シアノ基又はこれらを組み合わせて成る基を表し、複数の置換基Zは互いに結合してアリール環を形成しても良い。
n1は0〜5の整数を表す。
n2〜n5はそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す。
[2]前記一般式(PI−1)において、pが3である、上記[1]に記載の有機電界発光素子。
[3]前記一般式(1)で表される化合物を、前記発光層に用いる、上記[1]又は[2]に記載の有機電界発光素子。
[4]前記一般式(1)で表される化合物を、前記発光層と陰極との間の層に用いる、上記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
[5]前記一般式(1)で表される化合物を、前記発光層と陽極との間の層に用いる、上記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
[6]前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2)で表される、上記[1]〜[5]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
一般式(2)中、R及びRはそれぞれ独立に、置換基Zを有していてもよいアルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、シアノ基又はフッ素原子を表す。R及びRがそれぞれ複数存在する場合、複数のR及び複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また複数のR及び複数のRは、それぞれ互いに結合して置換基Zを有していてもよいアリール環を形成してもよい。
n6及びn7はそれぞれ独立に、0〜5の整数を表す。
〜R11はそれぞれ独立に、水素原子、置換基Zを有していてもよいアルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、置換基Zを有していてもよいシリル基、シアノ基又はフッ素原子を表す。
置換基Zはアルキル基、アルケニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基、アルコキシ基、フェノキシ基、フッ素原子、シリル基、アミノ基、シアノ基又はこれらを組み合わせて成る基を表し、複数の置換基Zは互いに結合してアリール環を形成しても良い。
[7]前記一般式(PI−1)において、R〜Rがそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、シアノ基又はフッ素原子を表し、R〜Rは、互いに結合してアリール環を形成してもよく、pが3であり、前記一般式(2)において、R及びRはそれぞれ独立に、アルキル基、又はアルキル基を有していてもよいアリール基を表し、n6及びn7はそれぞれ独立に、0〜2の整数を表し、R〜R11はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、アルキル基若しくはフェニル基で置換されたシリル基、シアノ基又はフッ素原子である、上記[6]に記載の有機電界発光素子。
[8]前記一般式(PI−1)において、Rが水素原子又はフッ素原子である、上記[1]〜[7]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
[9]前記電極間に、電子注入層を有し、該電子注入層に電子供与性ドーパントを含有する、上記[1]〜[8]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
[10]前記電極間に、正孔注入層を有し、該正孔注入層に電子受容性ドーパントを含有する、上記[1]〜[9]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
[11]前記一対の電極間にある有機層の少なくとも一層が、溶液塗布プロセスにより形成された、上記[1]〜[10]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
[12]上記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の、一般式(PI−1)で表される化合物と、一般式(1)で表される化合物とを含有する、発光層。
[13]上記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の、一般式(PI−1)で表される化合物と、一般式(1)で表される化合物とを含有する、組成物。
[14]上記[1]〜[11]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた発光装置。
[15]上記[1]〜[11]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた表示装置。
[16]上記[1]〜[11]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた照明装置。
本発明の有機電界発光素子は、高温駆動時の素子の諸性能に優れる。具体的には、本発明の有機電界発光素子は、高温駆動時の外部量子効率及び耐久性が高く、かつ、高温駆動後の色度変化及び電圧上昇が小さい。
本発明に係る有機EL素子の層構成の一例(第1実施形態)を示す概略図である。 本発明に係る発光装置の一例(第2実施形態)を示す概略図である。 本発明に係る照明装置の一例(第3実施形態)を示す概略図である。
下記、一般式(PI−1)、一般式(PIL−1)、一般式(1)及び一般式(2)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、置換基群A及び置換基Zを下記のように定義する。
(置換基群A)
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、t−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、ネオペンチ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、4−メチルフェニル、2,6−ジメチルフェ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、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)、シアノ基、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。
(置換基Z)
アルキル基、アルケニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基、アルコキシ基、フェノキシ基、フッ素原子、シリル基、アミノ基、シアノ基又はこれらを組み合わせて成る基を表し、複数の置換基Zは互いに結合してアリール環を形成しても良い。
置換基Zが表すアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ブチル基、シクロプロピル基等が挙げられ、メチル基、エチル基、イソブチル基、又はt−ブチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
置換基Zが表すアルケニル基としては、好ましくは炭素数2〜8のアルケニル基であり、より好ましくは炭素数2〜6のアルケニル基であり、例えばビニル基、n−プロペニル基、イソプロペニル基、イソブテニル基、n−ブテニル基等が挙げられ、ビニル基、n−プロペニル基、イソブテニル基、又はn−ブテニル基が好ましく、ビニル基がより好ましい。
置換基Zが表すアリール基としては、好ましくは炭素数6〜18のアリール基であり、より好ましくは炭素数6〜12のアリール基である。例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トリル基、キシリル基等が挙げられ、これらのうちフェニル基、ビフェニル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
置換基Zが表す芳香族ヘテロ環基としては、好ましくは炭素数4〜12の芳香族ヘテロ環基であり、例えばピリジル基、フリル基、チエニル基等が挙げられ、ピリジル基又はフリル基が好ましく、ピリジル基がより好ましい。
置換基Zが表すアルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜8のアルコキシ基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基であり、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ブトキシ基、シクロプロピルオキシ基等が挙げられ、メトキシ基、エトキシ基、イソブトキシ基、又はt−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。
置換基Zが表すシリル基及びアミノ基としては、前述の置換基群Aにおけるシリル基及びアミノ基と同様のものが挙げられる。
複数の置換基Zが互いに結合して形成するアリール環としては、ベンゼン環、ナフタレン環等が挙げられ、ベンゼン環が好ましい。
本発明の有機電界発光素子は、基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、前記発光層に、少なくとも一種の一般式(PI−1)で表される化合物を含有し、かつ、前記少なくとも一層の有機層のいずれかの層に、少なくとも一種の一般式(1)で表される化合物を含有する。
〔一般式(PI−1)で表される化合物〕
以下、一般式(PI−1)で表される化合物について説明する。
一般式(PI−1)中、R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。R〜Rで表される置換基は、互いに結合して環を形成してもよい。
(X−Y)はモノアニオン性の二座配位子を表す。
pは1〜3の整数を表す。
〜Rで表される置換基としては、それぞれ独立に、前記置換基群Aから選択される置換基が挙げられ、R〜Rで表される置換基は、互いに結合して環を形成してもよい。
〜Rとして好ましくは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルキルチオ基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、フッ素原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基又はジアリールアミノ基であり、より好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、シアノ基又はフッ素原子であり、更に好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基又はフッ素原子である。
〜Rで表されるアルキル基は、それぞれ独立に、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い。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、フッ素原子が好ましい。R〜Rで表されるアルキル基は、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、例えばメチル基、トリフルオロメチル基、エチル基、ビニル基、n−プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ブチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基等が挙げられ、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、又はn−ヘキシル基が好ましく、メチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、又はn−ヘキシル基がより好ましい。
〜Rで表されるシクロアルキル基は、それぞれ独立に、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い。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、アルキル基が好ましい。R〜Rで表されるシクロアルキル基は、好ましくは炭素数3〜20のシクロアルキル基であり、より好ましくは炭素数3〜10のシクロアルキル基であり、更に好ましくは炭素数5〜10のシクロアルキル基である。例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロヘキセニル基等が挙げられ、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、又はシクロヘプチル基が好ましい。
〜Rで表されるアルキルチオ基は、それぞれ独立に、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い。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、フッ素原子が好ましい。R〜Rで表されるアルキルチオ基は、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、更に好ましくは炭素数1〜6であり、例えばメチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、イソブチルチオ基、t−ブチルチオ基、n−ブチルチオ基、ネオペンチルチオ基、n−ヘキシルチオ基等が挙げられ、メチルチオ基、エチルチオ基が好ましく、メチルチオ基が更に好ましい。
〜Rで表されるアリール基は、それぞれ独立に、縮環していてもよく、置換基を有していてもよい。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、アルキル基又はアリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。R〜Rで表されるアリール基は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基若しくはフェニル基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜12のアリール基である。例えばフェニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、イソプロピルフェニル基、ジフェニルフェニル基等が挙げられ、フェニル基、2−メチルフェニル基、2,6−ジメチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、4−イソプロピルフェニル基、又は2,6−ジフェニルフェニル基が好ましく、2,6−ジメチルフェニル基がより好ましい。
〜Rで表されるヘテロアリール基は、それぞれ独立に、縮環していてもよく、置換基を有していてもよい。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、アルキル基又はアリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。R〜Rで表されるヘテロアリール基は、好ましくは炭素数4〜12のヘテロアリール基であり、より好ましくは炭素数4〜10のヘテロアリール基であり、例えばピリジル基、フリル基等が挙げられ、ピリジル基が好ましい。
〜Rで表されるアルコキシ基は、好ましくは炭素数1〜8のアルコキシ基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基であり、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロポキシ基、イソブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ブトキシ基、シクロプロポキシ基等が挙げられ、メトキシ基、エトキシ基、イソブトキシ基又はt−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基がより好ましい。
〜Rで表されるアリールオキシ基は、好ましくは炭素数6〜12のアリールオキシ基であり、より好ましくは炭素数6〜10のアリールオキシ基であり、例えばフェノキシ基、ビフェニルオキシ基等が挙げられ、フェノキシ基が好ましい。
〜Rで表されるジアルキルアミノ基は、好ましくは炭素数2〜16のジアルキルアミノ基であり、より好ましくは炭素数2〜12のジアルキルアミノ基であり、例えばジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等が挙げられ、ジメチルアミノ基が好ましい。
〜Rで表されるジアリールアミノ基は、好ましくは炭素数12〜24のジアリールアミノ基であり、より好ましくは炭素数12〜20のジアリールアミノ基であり、例えばジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基等が挙げられ、ジフェニルアミノ基が好ましい。
〜Rで表される置換基は、互いに結合して環を形成してもよく、環を形成する場合、R〜Rの内の隣接する2つが互いに結合して環を形成することが好ましく、R及びRが互いに結合して環を形成することがより好ましい。形成される環としては、シクロアルキル環、アリール環及びヘテロアリール環等が挙げられ、アリール環又はヘテロアリール環が好ましく、アリール環がより好ましい。形成される環は前述の置換基Zを有していてもよく、置換基Zとしては、アルキル基、アルケニル基又はアリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。また、複数の置換基Zは互いに結合してアリール環を形成することも好ましい。
形成されるシクロアルキル環は、R〜R以外の、環の形成に関わる炭素原子を含め、好ましくは炭素数5〜30のシクロアルキル環であり、より好ましくは炭素数5〜14のアリール環である。形成されるシクロアルキル環としては、例えばシクロペンチル環、シクロヘキシル環、インダン環等が挙げられ、シクロヘキシル環又はインダン環が好ましく、インダン環がより好ましい。
形成されるアリール環は、R〜R以外の、環の形成に関わる炭素原子を含め、好ましくは炭素数6〜30のアリール環であり、より好ましくは炭素数6〜14のアリール環である。形成されるアリール環としては、例えばアルキル基を有していてもよい、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環等が挙げられ、アルキル基を有していてもよいベンゼン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
形成されるヘテロアリール環は、R〜R以外の、環の形成に関わる炭素原子を含め、好ましくは炭素数4〜12のヘテロアリール環であり、より好ましくは炭素数4〜10のヘテロアリール環である。形成されるヘテロアリール環としては、例えばインドール環、ピリジン環、ピラジン環、フラン環、チオフェン環等が挙げられ、ピラジン環が好ましい。
及びRとして好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基(アリール基として好ましくは置換基Zを有していても良いフェニル基であり、置換基Zとしてはアルキル基、アリール基が好ましく、より好ましくはメチル基、フェニル基)、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、RとRが結合して置換基Zを有していても良いベンゼン環を形成する基(置換基Zは好ましくはアルキル基)、RとRが結合して置換基Zを有していても良いピラジン環を形成する基(ピラジン環は好ましくは無置換のピラジン環)であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、RとRが結合して置換基Zを有していても良いベンゼン環を形成する基(置換基Zは好ましくはアルキル基)であり、更に好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、置換基Zを有していても良いフェニル基(置換基Zは好ましくはアルキル基であり、より好ましくはメチル基)である。
、R、R及びRとして好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基であり、より好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基(アリール基として好ましくは置換基Zを有していても良いフェニル基であり、置換基Zとしてはアルキル基が好ましく、より好ましくはメチル基、イソプロピル基)であり、更に好ましくは水素原子、アルキル基であり、特に好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基である。
として好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基(アリール基として好ましくは置換基Zを有していても良いフェニル基であり、置換基Zとしてはアルキル基が好ましく、より好ましくはメチル基)であり、より好ましくは水素原子、アルキル基であり、更に好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ネオペンチル基である。
として好ましくは、水素原子、アルキル基、フッ素原子、アリール基であり、より好ましくは水素原子、アルキル基、フッ素原子であり、更に好ましくは水素原子、フッ素原子である。Rが水素原子又はフッ素原子であると、理由は不明で有るが、高温駆動時の外部量子効率及び耐久性が高く、かつ、高温駆動後の電圧上昇が小さい素子が得られる。
として好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基であり、より好ましくは水素原子、アルキル基であり、更に好ましくは水素原子である。
pは、2又は3であることが好ましく、3であることが更に好ましい。
(X−Y)は、モノアニオン性の二座配位子を表す。これらの配位子は、光活性特性に直接寄与するのではなく、分子の光活性特性を変更することができると考えられている。発光材料において使用されるモノアニオン性の二座配位子を、当業界で公知であるものから選択することができる。モノアニオン性の二座配位子の非限定的な例は、参照により援用するLamanskyらのPCT出願である国際公開第02/15645号の89〜90頁に記載されている。好ましいモノアニオン性の二座配位子には、アセチルアセトネート(acac)及びピコリネート(pic)、並びにこれらの誘導体が含まれる。本発明においては錯体の安定性、高い発光量子収率の観点からモノアニオン性の二座配位子は、下記一般式(PIL−1)で表される、アセチルアセトネート及びその誘導体であることが好ましい。
一般式(PIL−1)中、R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はアリール基を表す。*はイリジウムへの配位位置を表す。
〜Rで表されるアルキル基は、それぞれ独立に、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い。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、フッ素原子が好ましい。R〜Rで表されるアルキル基として、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基であり、例えばメチル基、エチル基、ビニル基、n−プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ブチル基、シクロプロピル基、トリフルオロメチル基等が挙げられ、メチル基、エチル基、イソブチル基、又はt−ブチル基が好ましく、メチル基又はt−ブチル基がより好ましく、メチル基が更に好ましい。
〜Rで表されるアリール基は、それぞれ独立に、縮環していてもよく、置換基を有していてもよい。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、アルキル基が好ましい。R〜Rで表されるアリール基は、好ましくは炭素数6〜12のアリール基であり、より好ましくは炭素数6〜10のアリール基であり、例えばフェニル基、トリル基等が挙げられ、フェニル基が好ましい。
及びRは、それぞれ独立に、錯体の安定性の観点から好ましくはアルキル基及びアリール基のいずれかであり、より好ましくはアルキル基である。R及びRで表されるアルキル基は、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基であり、より好ましくはメチル基及びt−ブチル基のいずれかであり、更に好ましくはメチル基である。RとRは、同じであることが好ましい。
は、好ましくは水素原子である。
以下に、一般式(PI−1)で表される化合物の具体例を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
一般式(PI−1)で表される化合物として例示した化合物は、例えば、米国特許出願公開第2007/0190359号や米国特許出願公開第2008/0297033号に記載の方法など種々の方法で合成できる。例えば、化合物1は、米国特許出願公開第2007/0190359号の44頁[0104]〜45頁[0107]に記載の方法で合成できる。
本発明において、一般式(PI−1)で表される化合物は、発光層に含有されるが、その用途が限定されることはなく、有機層内のいずれの層に更に含有されてもよい。
本発明では、高温駆動後の色度変化をより抑えるために、以下に記載する一般式(1)又は(2)で表される化合物と、一般式(PI−1)で表される化合物とを発光層に含有することが好ましい。
一般式(PI−1)で表される化合物は、発光層の全質量に対して0.1〜30質量%含ませることが好ましく、1〜20質量%含ませることがより好ましく、5〜15質量%含ませることが更に好ましい。
〔一般式(1)で表される化合物〕
以下、一般式(1)で表される化合物について説明する。
一般式(1)中、Rはアルキル基、アリール基、又はシリル基を表し、更に置換基Zを有していてもよい。但し、Rがカルバゾリル基又はペルフルオロアルキル基を表すことはない。Rが複数存在する場合、複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また複数のRは、互いに結合して置換基Zを有していてもよいアリール環を形成してもよい。
〜Rはそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、シリル基、シアノ基又はフッ素原子を表し、更に置換基Zを有していてもよい。R〜Rがそれぞれ複数存在する場合、複数のR〜複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
置換基Zはアルキル基、アルケニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基、アルコキシ基、フェノキシ基、フッ素原子、シリル基、アミノ基、シアノ基又はこれらを組み合わせて成る基を表し、複数の置換基Zは互いに結合してアリール環を形成しても良い。
n1は0〜5の整数を表す。
n2〜n5はそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す。
で表されるアルキルは、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い。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、フッ素原子が好ましい。但し、Rで表されるアルキル基は、ペルフルオロアルキル基となることはない。Rで表されるアルキル基は、好ましくは炭素数1〜8のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、更に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。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、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、2−メチルペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、4−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3,3−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基等が挙げられ、これらのうち、メチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、又はネオペンチル基が好ましく、メチル基又はt−ブチル基がより好ましく、t−ブチル基が更に好ましい。
で表されるアリール基は、縮環していてもよく、置換基を有していてもよい。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、アリール基、フッ素原子又はシアノ基が好ましく、アルキル基がより好ましい。Rで表されるアリール基は、好ましくは炭素数6〜30のアリール基であり、より好ましくは炭素数6〜18のアリール基である。炭素数6〜18のアリール基は、好ましくは炭素数1〜6のフッ素原子で置換されていてもよいアルキル基、フッ素原子又はシアノ基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基である。例えば、フェニル基、ジメチルフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、t−ブチルナフチル基、アントラニル基、フェナントリル基、クリセニル基、シアノフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基、フッ化フェニル基等が挙げられ、これらのうちフェニル基、ジメチルフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、又はt−ブチルナフチル基が好ましく、フェニル基、ビフェニル基、又はターフェニル基がより好ましい。
で表されるシリル基は、置換基を有していてもよい。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、アルキル基又はフェニル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。Rで表されるシリル基は、好ましくは炭素数0〜18のシリル基であり、より好ましくは炭素数3〜18のシリル基である。炭素数3〜18のシリル基は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基若しくはフェニル基で置換された炭素数3〜18のシリル基であり、シリル基の3つの水素原子の全てが、炭素数1〜6のアルキル基及びフェニル基のいずれかで置換されていることがより好ましく、フェニル基で置換されていることが更に好ましい。例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられ、これらのうち、トリメチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基又はトリフェニルシリル基が好ましく、トリフェニルシリル基がより好ましい。
が複数存在する場合、複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また複数のRは、互いに結合して前述の置換基Zを有していてもよいアリール環を形成してもよい。置換基Zとしては、アルキル基又はアリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
複数のRが互いに結合して形成するアリール環は、該複数のRが置換する炭素原子を含め、好ましくは炭素数6〜30のアリール環であり、より好ましくは炭素数6〜14のアリール環である。形成する環としてはベンゼン環、ナフタレン環及びフェナントレン環のいずれかであることが好ましく、ベンゼン環又はフェナントレン環であることがより好まく、ベンゼン環であることが更に好ましい。なお、複数のRによって形成される環は複数存在してもよく、例えば、複数のRがそれぞれ互いに結合して2つのベンゼン環を形成し、該複数のRが置換するベンゼン環とともに、フェナントレン環を形成してもよい。
は、電荷輸送能及び電荷に対する安定性の観点から、好ましくはアルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、及びアルキル基若しくはフェニル基で置換されたシリル基のいずれかであり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基であり、更に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基である。
なかでも、Rは、好ましくは、メチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、無置換のフェニル基、シアノ基若しくはフッ素原子若しくはトリフルオロメチル基により置換されたフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、無置換のナフチル基、メチル基若しくはt−ブチル基により置換されたナフチル基、トリフェニルシリル基、複数のアルキル基又はアリール基がそれぞれ互いに結合して形成されたベンゼン環又はフェナントレン環であり、より好ましくは無置換のフェニル基、ビフェニル基、又はターフェニル基であり、更に好ましくは無置換のフェニル基又はターフェニル基である。
n1は、0〜4の整数であることが好ましく、0〜3の整数であることがより好ましく、0〜2の整数であることが更に好ましい。
〜Rで表されるアリール基、シリル基の具体例及び好ましい例は、前記Rで表されるアリール基、シリル基の具体例及び好ましい例と同様である。
〜Rで表されるアルキル基としては、前記Rで表されるアルキル基の例示に加え、トリフルオロメチル基等のペルフルオロアルキル基が挙げられる。これらのうち、メチル基、トリフルオロメチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、又はネオペンチル基が好ましく、メチル基又はt−ブチル基がより好ましく、t−ブチル基が更に好ましい。
〜Rはそれぞれ独立に、電荷輸送能及び電荷に対する安定性の観点から、好ましくはアルキル基、アリール基、アルキル基若しくはフェニル基で置換されたシリル基、シアノ基、及びフッ素原子のいずれかであり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、炭素数1〜6のアルキル基若しくはフェニル基で置換された炭素数3〜18のシリル基、シアノ基、及びフッ素原子のいずれかであり、更に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数1〜6のアルキル基若しくはフェニル基で置換された炭素数3〜18のシリル基、シアノ基、及びフッ素原子のいずれかである。
なかでも、R〜Rはそれぞれ独立に、好ましくはメチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、トリフルオロメチル基、フェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基、フッ素原子、及びシアノ基のいずれかであり、より好ましくはt−ブチル基、フェニル基、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基、及びシアノ基のいずれかであり、更に好ましくはt−ブチル基、フェニル基、トリフェニルシリル基、及びシアノ基のいずれかである。
n2〜n5はそれぞれ独立に、0〜2の整数であることが好ましく、0又は1であることがより好ましい。カルバゾール骨格に置換基を導入する場合、カルバゾール骨格の3位及び6位が反応活性位であり、合成の容易さ、及び化学的安定性向上の観点から、この位置に置換基を導入することが好ましい。
一般式(1)で表される化合物は、一般式(2)で表されることがより好ましい。
一般式(2)中、R及びRはそれぞれ独立に、置換基Zを有していてもよいアルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、シアノ基又はフッ素原子を表す。R及びRがそれぞれ複数存在する場合、複数のR及び複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また複数のR及び複数のRは、それぞれ互いに結合して置換基Zを有していてもよいアリール環を形成してもよい。
n6及びn7はそれぞれ独立に、0〜5の整数を表す。
〜R11はそれぞれ独立に、水素原子、置換基Zを有していてもよいアルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、置換基Zを有していてもよいシリル基、シアノ基又はフッ素原子を表す。
置換基Zはアルキル基、アルケニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基、アルコキシ基、フェノキシ基、フッ素原子、シリル基、アミノ基、シアノ基又はこれらを組み合わせて成る基を表し、複数の置換基Zは互いに結合してアリール環を形成しても良い。
及びRで表されるアルキル基は、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い。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、フッ素原子が好ましい。
及びRで表されるアルキル基は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。R及びRで表されるアルキル基の具体例及び好ましい例は、前記一般式(1)中の、R〜Rで表されるアルキル基の具体例及び好ましい例と同様である。
及びRで表される、アルキル基を有していてもよいアリール基におけるアルキル基は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。該アルキル基の具体例及び好ましい例は、前記一般式(1)中の、R〜Rで表されるアルキル基の具体例及び好ましい例と同様である。
及びRで表される、アルキル基を有していてもよいアリール基におけるアリール基は、好ましくは炭素数6〜18のアリール基であり、より好ましくは炭素数6〜12のアリール基である。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、アントラニル基、フェナントリル基、クリセニル基等が挙げられ、これらのうちフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、又はナフチル基が好ましく、フェニル基、ビフェニル基、又はターフェニル基がより好ましい。
及びRで表される、アルキル基を有していてもよいアリール基は、無置換のアリール基であることが好ましい。
及びRで表される、アルキル基を有していてもよいアリール基としては、例えば、フェニル基、ジメチルフェニル基、t−ブチルフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、t−ブチルナフチル基、アントラニル基、フェナントリル基、クリセニル基等が挙げられ、フェニル基、t−ブチルフェニル基、又はビフェニル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
及びRがそれぞれ複数存在する場合、複数のR及び複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また複数のR及び複数のRは、それぞれ互いに結合して前述の置換基Zを有していてもよいアリール環を形成してもよい。置換基Zとしては、アルキル基又はアリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
複数のR及び複数のRが、それぞれ互いに結合して形成するアリール環は、該複数のR及び該複数のRのそれぞれが置換する炭素原子を含め、好ましくは炭素数6〜30のアリール環であり、より好ましくは炭素数6〜14のアリール環であり、更に好ましく炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール環である。形成する環としては、炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい、ベンゼン環、ナフタレン環及びフェナントレン環のいずれかであることが好ましく、炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよいベンゼン環がより好ましく、例えば、ベンゼン環、t−ブチル基で置換されたベンゼン環等が挙げられる。なお、複数のR又は複数のRによって形成される環は複数存在してもよく、例えば、複数のR又は複数のRがそれぞれ互いに結合して2つのベンゼン環を形成し、該複数のR又は該複数のRが置換するベンゼン環とともに、フェナントレン環を形成してもよい。
及びRは、電荷輸送能及び電荷に対する安定性の観点から、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基、シアノ基及びフッ素原子のいずれかであり、更に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜12のアリール基、シアノ基及びフッ素原子のいずれかである。電荷輸送能及び電荷に対する安定性の観点から、R及びRはそれぞれ独立に、アルキル基、又はアルキル基を有していてもよいアリール基を表すことも好ましい。
なかでも、R及びRはそれぞれ独立に、好ましくは、メチル基、トリフルオロメチル基、t−ブチル基、無置換のフェニル基、t−ブチル基により置換されたフェニル基、ビフェニル基、シアノ基、フッ素原子、及び複数のアルキル基がそれぞれ互いに結合して形成された無置換のベンゼン環又はt−ブチル基により置換されたベンゼン環のいずれかであり、より好ましくはメチル基、トリフルオロメチル基、無置換のフェニル基、シアノ基、フッ素原子、及び複数のアルキル基がそれぞれ互いに結合して形成された無置換のベンゼン環又はt−ブチル基により置換されたベンゼン環のいずれかであり、最も好ましくは無置換のフェニル基である。
n6及びn7はそれぞれ独立に、0〜4の整数であることが好ましく、0〜2の整数であることがより好ましく、0又は1であることが更に好ましい。
〜R11で表されるアルキル基は、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い。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、フッ素原子が好ましい。
〜R11で表されるアルキル基は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。R〜R11で表されるアルキル基の具体例及び好ましい例は、前記一般式(1)中の、R〜Rで表されるアルキル基の具体例及び好ましい例と同様である。
〜R11で表される、アルキル基を有していてもよいアリール基は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜12のアリール基である。
〜R11で表される、アルキル基を有していてもよいアリール基の具体例及び好ましい例は、前述のR及びRで表される、アルキル基を有していてもよいアリール基における、具体例及び好ましい例と同様である。
〜R11で表されるシリル基は、置換基を有していてもよい。置換基を有する場合の置換基としては、前述の置換基Zが挙げられ、置換基Zとしては、アルキル基又はフェニル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。R〜R11で表されるシリル基は、好ましくは炭素数3〜18のシリル基であり、R〜R11で表される炭素数3〜18のシリル基の具体例及び好ましい例は、前記一般式(1)中の、Rで表されるシリル基における、炭素数3〜18のシリル基の具体例及び好ましい例と同様である。
〜R11はそれぞれ独立に、電荷輸送能及び電荷に対する安定性の観点から、好ましくは水素原子、アルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、アルキル基若しくはフェニル基で置換されたシリル基、シアノ基、及びフッ素原子のいずれかであり、より好ましくは水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜18のアリール基、炭素数1〜6のアルキル基若しくはフェニル基で置換された炭素数3〜18のシリル基、シアノ基、及びフッ素原子のいずれかであり、更に好ましくは水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルキル基を有していてもよい炭素数6〜12のアリール基、炭素数1〜6のアルキル基若しくはフェニル基で置換された炭素数3〜18のシリル基、シアノ基、及びフッ素原子のいずれかである。
なかでも、R〜R11はそれぞれ独立に、好ましくは水素原子、メチル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、トリフルオロメチル基、フェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基、フッ素原子、及びシアノ基のいずれかであり、より好ましくは水素原子、t−ブチル基、フェニル基、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基、及びシアノ基のいずれかであり、更に好ましくは水素原子、t−ブチル基、フェニル基、トリフェニルシリル基、及びシアノ基のいずれかである。
一般式(1)又は(2)で表される化合物は、炭素原子、水素原子及び窒素原子のみからなる場合が最も好ましい。
一般式(1)又は(2)で表される化合物のガラス転移温度(Tg)は80℃以上400℃以下であることが好ましく、100℃以上400℃以下であることがより好ましく、120℃以上400℃以下であることが更に好ましい。
一般式(1)又は(2)が水素原子を有する場合、同位体(重水素原子等)も含む。この場合化合物中の全ての水素原子が同位体に置き換わっていてもよく、また一部が同位体を含む化合物である混合物でもよい。
以下に、一般式(1)又は(2)で表される化合物の具体例を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
上記一般式(1)又は(2)で表される化合物として例示した化合物は、国際公開第2004/074399号等を参考に合成した。例えば、化合物(A−1)は国際公開第2004/074399号の52頁22行〜54頁15行に記載の方法で合成できる。
本発明において、一般式(1)又は(2)で表される化合物は、その用途が限定されることはなく、有機層内のいずれの層に含有されてもよい。一般式(1)又は(2)で表される化合物の導入層としては、発光層、発光層と陰極との間の層、発光層と陽極との間の層のいずれか、若しくは複数に含有されるのが好ましく、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、励起子ブロック層、電荷ブロック層のいずれか、若しくは複数に含有されるのがより好ましい。
本発明では、高温駆動後の色度変化をより抑えるために、一般式(1)又は(2)で表される化合物を発光層又は発光層に隣接する層のいずれかに含有されることが好ましく、発光層に含有されることがより好ましい。また、一般式(1)又は(2)で表される化合物を発光層及び隣接する層の両層に含有させてもよい。
一般式(1)又は(2)で表される化合物を発光層中に含有させる場合、本発明の一般式(1)又は(2)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、1〜95質量%含ませることがより好ましく、10〜95質量%含ませることがより好ましい。一般式(1)又は(2)で表される化合物を発光層以外の層に更に含有させる場合は、該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。
〔一般式(PI−1)で表される化合物と、一般式(1)又は(2)で表される化合物とを含有する発光層〕
本発明は前記一般式(PI−1)で表される化合物と、前記一般式(1)又は(2)で表される化合物とを含む発光層にも関する。本発明の発光層は有機電界発光素子に用いることができる。
〔一般式(PI−1)で表される化合物と、一般式(1)又は(2)で表される化合物とを含有する組成物〕
本発明は前記一般式(PI−1)で表される化合物と、前記一般式(1)又は(2)で表される化合物とを含有する組成物にも関する。
本発明の組成物において、一般式(PI−1)で表される化合物の含有量は、組成物中の全固形分に対して1〜40質量%であることが好ましく、3〜20質量%であることがより好ましい。
本発明の組成物において、一般式(1)又は(2)で表される化合物の含有量は、組成物中の全固形分に対して50〜97質量%であることが好ましく、70〜90質量%であることがより好ましい。
本発明の組成物における他に含有しても良い成分としては、有機物でも無機物でもよく、有機物としては、後述するホスト材料、蛍光発光材料、燐光発光材料、炭化水素材料として挙げた材料が適用できる。
本発明の組成物は蒸着法やスパッタ法等の乾式成膜法、転写法、印刷法等の湿式成膜法により有機電界発光素子の有機層を形成することができる。
〔有機電界発光素子〕
本発明の素子について詳細に説明する。
本発明の有機電界発光素子は、基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、前記発光層に、少なくとも一種の一般式(PI−1)で表される化合物を含有し、かつ、前記少なくとも一層の有機層のいずれかの層に、少なくとも一種の一般式(1)で表される化合物を含有する。
本発明の有機電界発光素子において、発光層は有機層であり、更に複数の有機層を有していてもよい。
発光素子の性質上、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。
図1は、本発明に係る有機電界発光素子の構成の一例を示している。図1に示される本発明に係る有機電界発光素子10は、基板2上において、陽極3と陰極9との間に発光層6が挟まれている。具体的には、陽極3と陰極9との間に正孔注入層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。
<有機層の構成>
前記有機層の層構成としては、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前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。
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/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極。
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。
<基板>
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。
<陽極>
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>
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。
基板、陽極、陰極については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0070〕〜〔0089〕に記載の事項を本発明に適用することができる。
<有機層>
本発明における有機層について説明する。
−有機層の形成−
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成膜法、転写法、印刷法、スピンコート法、バーコート法等の溶液塗布プロセスのいずれによっても好適に形成することができる。有機層の少なくとも1層が溶液塗布プロセスにより形成されたことが好ましい。
(発光層)
<発光材料>
本発明における発光材料は、前記一般式(PI−1)で表される化合物であることが好ましい。
発光層中の発光材料は、発光層中に一般的に発光層を形成する全化合物質量に対して、0.1質量%〜50質量%含有されるが、耐久性、外部量子効率の観点から1質量%〜50質量%含有されることが好ましく、2質量%〜40質量%含有されることがより好ましい。
発光層の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、2nm〜500nmであるのが好ましく、中でも、外部量子効率の観点で、3nm〜200nmであるのがより好ましく、5nm〜100nmであるのが更に好ましい。
本発明の素子における発光層は、発光材料のみで構成されていても良く、ホスト材料と発光材料の混合層とした構成でも良い。発光材料は蛍光発光材料でも燐光発光材料であっても良く、ドーパントは一種であっても二種以上であっても良い。ホスト材料は電荷輸送材料であることが好ましい。ホスト材料は一種であっても二種以上であっても良く、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。更に、発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいても良い。本発明の素子における発光層としては、ホスト材料として一般式(1)又は(2)で表される化合物と発光材料として一般式(PI−1)で表される化合物とを用いたものが好ましい。
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い。発光層が複数の場合、一般式(1)又は(2)で表される化合物及び(PI−1)で表される化合物を二層以上の発光層に含んでもよい。また、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>
本発明に用いるホスト材料は、前記一般式(1)又は(2)で表される化合物が好ましい。
一般式(1)又は(2)で表される化合物は、正孔と電子の両電荷を輸送可能な化合物であり、一般式(PI−1)で表される化合物と組み合わせることで、発光層内における正孔と電子の輸送能のバランスが温度や電場などの外部環境により変化することを抑止することができる。これにより、カルバゾール基を有する化合物であるにもかかわらず駆動耐久性を向上させることができる。更に、高温駆動後の色変化を抑制することができる。
本発明に用いられるホスト材料として、以下の化合物を更に含有していても良い。例えば、ピロール、インドール、カルバゾール(CBP(4,4’−ジ(9−カルバゾリル)ビフェニル)など)、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、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、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。
本発明における発光層において、前記ホスト材料(一般式(1)又は(2)で表される化合物も含む)の三重項最低励起エネルギー(Tエネルギー)が、前記燐光発光材料のT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。
また、本発明におけるホスト化合物の含有量は、特に限定されるものではないが、発光効率、駆動電圧の観点から、発光層を形成する全化合物質量に対して15質量%以上98質量%以下であることが好ましい。
(蛍光発光材料)
本発明に使用できる蛍光発光材料の例としては、例えば、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、縮合芳香族化合物、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサジン誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、スチリルアミン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、8−キノリノール誘導体の錯体やピロメテン誘導体の錯体に代表される各種錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン誘導体などの化合物等が挙げられる。
(燐光発光材料)
本発明に使用できる燐光発光材料としては、一般式(PI−1)で表される化合物の他、例えば、US6303238B1、US6097147、WO00/57676、WO00/70655、WO01/08230、WO01/39234A2、WO01/41512A1、WO02/02714A2、WO02/15645A1、WO02/44189A1、WO05/19373A2、特開2001−247859、特開2002−302671、特開2002−117978、特開2003−133074、特開2002−235076、特開2003−123982、特開2002−170684、EP1211257、特開2002−226495、特開2002−234894、特開2001−247859、特開2001−298470、特開2002−173674、特開2002−203678、特開2002−203679、特開2004−357791、特開2006−256999、特開2007−19462、特開2007−84635、特開2007−96259等の特許文献に記載の燐光発光化合物などが挙げられ、中でも、更に好ましい発光材料としては、Ir錯体、Pt錯体、Cu錯体、Re錯体、W錯体、Rh錯体、Ru錯体、Pd錯体、Os錯体、Eu錯体、Tb錯体、Gd錯体、Dy錯体、及びCe錯体が挙げられる。特に好ましくは、Ir錯体、Pt錯体、又はRe錯体であり、中でも金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含むIr錯体、Pt錯体、又はRe錯体が好ましい。更に、発光効率、駆動耐久性、色度等の観点で、3座以上の多座配位子を含むIr錯体、Pt錯体、又はRe錯体が特に好ましい。
本発明に用いることのできる燐光発光材料(一般式(PI−1)で表される化合物及び/又は併用する燐光発光材料)の含有量は、発光層の総質量に対して、0.1質量%以上50質量%以下の範囲が好ましく、0.3質量%以上40質量%以下の範囲がより好ましく、0.5質量%以上30質量%以下の範囲が最も好ましい。特に0.5質量%以上30質量%以下の範囲では、その有機電界発光素子の発光の色度は、燐光発光材料の添加濃度依存性が小さい。
本発明の有機電界発光素子は、上記化合物(PI−1)(一般式(PI−1)で表される化合物)の少なくとも一種を該発光層の総質量に対して0.5〜30質量%含有することが最も好ましい。
(電荷輸送層)
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。
−正孔注入層、正孔輸送層−
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。
正孔注入層には電子受容性ドーパントを含有することが好ましい。正孔注入層に電子受容性ドーパントを含有することにより、正孔注入性が向上し、駆動電圧が低下する、効率が向上するなどの効果がある。電子受容性ドーパントとは、ドープされる材料から電子を引き抜き、ラジカルカチオンを発生させることが可能な材料であれば有機材料、無機材料のうちいかなるものでもよいが、例えばベンゾキノンやその誘導体、及び金属酸化物等が挙げられ、好ましくはテトラシアノキノジメタン(TCNQ)、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン(F−TCNQ)、酸化モリブデンである。
正孔注入層中の電子受容性ドーパントは、正孔注入層を形成する全化合物質量に対して、0.01質量%〜50質量%含有されることが好ましく、0.1質量%〜40質量%含有されることがより好ましく、0.5質量%〜30質量%含有されることが更に好ましい。
−電子注入層、電子輸送層−
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。
電子注入層には電子供与性ドーパントを含有することが好ましい。電子注入層に電子供与性ドーパントを含有させることにより、電子注入性が向上し、駆動電圧が低下する、効率が向上するなどの効果がある。電子供与性ドーパントとは、ドープされる材料に電子を与え、ラジカルアニオンを発生させることが可能な材料であれば有機材料、無機材料のうちいかなるものでもよいが、例えば、テトラチアフルバレン(TTF)、テトラチアナフタセン(TTT)、リチウム、セシウムなどが挙げられる。
正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層については、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。
本発明の素子において、電子受容性ドーパント又は電子供与性ドーパントを含有した素子は、それらを含有しない素子に対し、外部量子効率の相対値が向上する。その理由は明らかでないが、次のように考えている。電子注入性やホール注入性が向上すると、発光層内の電荷バランスが崩れ、発光位置が変化する。正孔注入性が向上すると発光層の陰極側界面に電荷がたまり、その位置での発光する割合が増加し、電子注入性が向上すると発光層の陽極側界面に電荷がたまり、その位置での発光する割合が増化する。電子受容性ドーパント又は電子供与性ドーパントを含有しない素子では、この発光位置の変化が大きく、それぞれ正孔ブロック層、電子ブロック層により励起子の失活を受け、効率が大きく低下したのに対し、電子受容性ドーパント又は電子供与性ドーパントを含有した素子では、発光位置が大きく変化せず、効率が維持されるため、結果として外部量子効率の相対値が向上すると考えられる。
電子注入層中の電子供与性ドーパントは、電子注入層を形成する全化合物質量に対して、0.01質量%〜50質量%含有されることが好ましく、0.1質量%〜40質量%含有されることがより好ましく、0.5質量%〜30質量%含有されることが更に好ましい。
−正孔ブロック層−
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、等が挙げられる。
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。
−電子ブロック層−
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、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。
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。
<保護層>
本発明において、有機EL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。
<封止容器>
本発明の素子は、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。
(駆動)
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。
本発明の発光素子は、種々の公知の工夫により、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、基板表面形状を加工する(例えば微細な凹凸パターンを形成する)、基板・ITO層・有機層の屈折率を制御する、基板・ITO層・有機層の膜厚を制御すること等により、光の取り出し効率を向上させ、外部量子効率を向上させることが可能である。
本発明の発光素子の外部量子効率としては、外部量子効率が15%以上30%以下であることが好ましい。外部量子効率の数値は80℃で素子を駆動したときの外部量子効率の最大値、若しくは、80℃で素子を駆動したときの100〜1000cd/m付近での外部量子効率の値を用いることができる。
本発明の発光素子は、陽極側から発光を取り出す、いわゆるトップエミッション方式であっても良い。
本発明における有機EL素子は、共振器構造を有しても良い。例えば、透明基板上に、屈折率の異なる複数の積層膜よりなる多層膜ミラー、透明又は半透明電極、発光層、及び金属電極を重ね合わせて有する。発光層で生じた光は多層膜ミラーと金属電極を反射板としてその間で反射を繰り返し共振する。
別の好ましい態様では、透明基板上に、透明又は半透明電極と金属電極がそれぞれ反射板として機能して、発光層で生じた光はその間で反射を繰り返し共振する。
共振構造を形成するためには、2つの反射板の有効屈折率、反射板間の各層の屈折率と厚みから決定される光路長を所望の共振波長の得るのに最適な値となるよう調整される。第一の態様の場合の計算式は特開平9−180883号明細書に記載されている。第2の態様の場合の計算式は特開2004−127795号明細書に記載されている。
(本発明の発光素子の用途)
本発明の発光素子は、発光装置、ピクセル、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、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。
(発光装置)
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。
有機電界発光素子10は、基板2上に、陽極(第一電極)3、有機層11、陰極(第二電極)9が順次積層されて構成されている。また、陰極9上には、保護層12が積層されており、更に、保護層12上には接着層14を介して封止容器16が設けられている。なお、各電極3、9の一部、隔壁、絶縁層等は省略されている。
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。
本発明の発光装置の用途は特に制限されるものではなく、例えば、照明装置のほか、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ができる。
(照明装置)
次に、図3を参照して本発明の実施形態に係る照明装置について説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る照明装置の一例を概略的に示した断面図である。
本発明の実施形態に係る照明装置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。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。なお、以下の実施例1−1、1−2、1−5、1−8、1−9、1−10、1−13、1−14、1−16、1−17、1−20、1−22、1−23、1−25、1−26、1−29、1−30、1−31、2−1、2−2、2−3、3−1、3−3、3−6、4−1、4−2、5−1、5−2、6−1、6−2は、それぞれ参考例1−1、1−2、1−5、1−8、1−9、1−10、1−13、1−14、1−16、1−17、1−20、1−22、1−23、1−25、1−26、1−29、1−30、1−31、2−1、2−2、2−3、3−1、3−3、3−6、4−1、4−2、5−1、5−2、6−1、6−2と読み替えるものとする。
実施例で使用した一般式(1)又は(2)で表される化合物は、国際公開第2004/074399号等を参考に合成した。例えば、化合物(A−1)は国際公開第2004/074399号の52頁22行〜54頁15行に記載の方法で合成した。一般式(PI−1)で表される化合物は、米国特許出願公開第2007/0190359号や米国特許出願公開第2008/0297033号を参考に合成した。例えば、化合物1は、米国特許出願公開第2007/0190359号の44頁[0104]〜45頁[0107]に記載の方法で合成した。
なお、本実施例に用いた有機材料は全て昇華精製したものを用い、高速液体クロマトグラフィー(東ソーTSKgel ODS−100Z)により分析し、254nmの吸収強度面積比で99.9%以上のものを用いた。
〔実施例1−1〕
0.5mm厚み、2.5cm角の酸化インジウム錫(ITO)膜を有するガラス基板(ジオマテック社製、表面抵抗10Ω/□)を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。この透明陽極(ITO膜)上に真空蒸着法にて以下の有機層を順次蒸着した。
第1層:CuPc(銅フタロシアニン):膜厚10nm
第2層:NPD(N,N’−ジ−α−ナフチル−N,N’−ジフェニル)−ベンジジン):膜厚30nm
第3層:CBP(4,4’−ジ(9−カルバゾリル)ビフェニル):膜厚5nm
第4層:化合物1(5質量%)、A−1(95質量%):膜厚30nm
第5層:BAlq:膜厚30nm
この上に、フッ化リチウム0.2nm及び金属アルミニウム70nmをこの順に蒸着し陰極とした。
得られた積層体を、大気に触れさせること無く、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレ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1−1の有機電界発光素子を得た。
〔実施例1−2〜1−31及び比較例1−1〜1−9〕
実施例1−1における第4層の構成材料を、下記表1中に示す材料に変更した以外は、実施例1−1と同様にして、実施例1−2〜1−31、及び比較例1−1〜1−9の有機電界発光素子を得た。表1中、色度変化の評価における記号「<」は不等号を意味し、例えば「<0.005」は色度変化が0.005未満であったことを意味する。
〔実施例2−1〕
0.5mm厚み、2.5cm角の酸化インジウム錫(ITO)膜を有するガラス基板(ジオマテック社製、表面抵抗10Ω/□)を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。この透明陽極(ITO膜)上に真空蒸着法にて以下の有機層を順次蒸着した。
第1層:CuPc(銅フタロシアニン):膜厚10nm
第2層:NPD(N,N’−ジ−α−ナフチル−N,N’−ジフェニル)−ベンジジン):膜厚30nm
第3層:化合物1(5質量%)、A−1(95質量%):膜厚30nm
第4層:A−1:膜厚5nm
第5層:Alq(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム錯体):膜厚40nm
この上に、フッ化リチウム0.2nm及び金属アルミニウム70nmをこの順に蒸着し陰極とした。
得られた積層体を、大気に触れさせること無く、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレ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2−1の有機電界発光素子を得た。
〔実施例2−2〜2−5及び比較例2−1〜2−3〕
実施例2−1において、第3層に用いた化合物1並びに第3層及び第4層に用いたA−1を、下記表2中に示す材料に変更した以外は、実施例2−1と同様にして、実施例2−2〜2−5、及び比較例2−1〜2−3の有機電界発光素子を得た。表2中、色度変化の評価における記号「<」は不等号を意味し、例えば「<0.005」は色度変化が0.005未満であったことを意味する。
〔実施例3−1〕
0.5mm厚み、2.5cm角の酸化インジウム錫(ITO)膜を有するガラス基板(ジオマテック社製、表面抵抗10Ω/□)を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。この透明陽極(ITO膜)上に真空蒸着法にて以下の有機層を順次蒸着した。
第1層:CuPc(銅フタロシアニン):膜厚10nm
第2層:NPD(N,N’−ジ−α−ナフチル−N,N’−ジフェニル)−ベンジジン):膜厚30nm
第3層:A−1:膜厚5nm
第4層:化合物1(5質量%)、A−1(95質量%):膜厚30nm
第5層:BAlq:膜厚30nm
この上に、フッ化リチウム0.2nm及び金属アルミニウム70nmをこの順に蒸着し陰極とした。
得られた積層体を、大気に触れさせること無く、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレ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3−1の有機電界発光素子を得た。
〔実施例3−2〜3−6及び比較例3−1〜3−3〕
実施例3−1において、第3層及び第4層に用いたA−1並びに第4層に用いた化合物1を、下記表3中に示す材料に変更した以外は、実施例3−1と同様にして、実施例3−2〜3−6、及び比較例3−1〜3−3の有機電界発光素子を得た。表3中、色度変化の評価における記号「<」は不等号を意味し、例えば「<0.005」は色度変化が0.005未満であったことを意味する。
〔実施例4−1〕
0.5mm厚み、2.5cm角のITO膜を有するガラス基板(ジオマテック社製、表面抵抗10Ω/□)を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。これにPEDOT(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン))/PSS(ポリスチレンスルホン酸)水溶液(BaytronP(標準品))をスピンコート(4000rpm、60秒間)し、120℃で10分間乾燥することにより、正孔輸送層(厚さ150nm)を形成させた。
この上に化合物A−1を1質量%及び化合物1を0.05質量%含有するトルエン溶液をスピンコート(2000rpm、60秒間)し、発光層(厚さ50nm)を形成させた。この上に、BAlq[ビス−(2−メチル−8−キノリノレート)−4−(フェニルフェノレート)アルミニウム]を真空蒸着法により40nm蒸着して電子輸送層とし、更にフッ化リチウム0.2nm及び金属アルミニウム150nmをこの順に蒸着させ陰極とした。これを大気に触れさせること無く、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレ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4−1の有機EL素子を得た。
〔実施例4−2〜4−4及び比較例4−1〜4−3〕
実施例4−1における発光層の構成材料を、下記表4中に示す材料に変更した以外は、実施例4−1と同様にして、実施例4−2〜4−4、及び比較例4−1〜4−3の有機EL素子を得た。表4中、色度変化の評価における記号「<」は不等号を意味し、例えば「<0.005」は色度変化が0.005未満であったことを意味する。
〔実施例5−1〕
0.5mm厚み、2.5cm角の酸化インジウム錫(ITO)膜を有するガラス基板(ジオマテック社製、表面抵抗10Ω/□)を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。この透明陽極(ITO膜)上に真空蒸着法にて以下の有機層を順次蒸着した。
第1層:CuPc(銅フタロシアニン):膜厚10nm
第2層:NPD(N,N’−ジ−α−ナフチル−N,N’−ジフェニル)−ベンジジン):膜厚20nm
第3層:CBP(4,4’−ジ(9−カルバゾリル)ビフェニル):膜厚5nm
第4層:化合物1(5質量%)、A−1(95質量%):膜厚30nm
第5層:BAlq:膜厚10nm
第6層:BCP(99質量%)、Li(1質量%):膜厚30nm
この上に、フッ化リチウム0.2nm及び金属アルミニウム70nmをこの順に蒸着し陰極とした。
得られた積層体を、大気に触れさせること無く、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレ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5−1の有機電界発光素子を得た。
〔実施例5−2〜5−4及び比較例5−1〜5−4〕
実施例5−1において、第4層に用いた化合物1及びA−1を、下記表5中に示す材料に変更した以外は、実施例5−1と同様にして、実施例5−2〜5−4、及び比較例5−1〜5−4の有機電界発光素子を得た。表5中、色度変化の評価における記号「<」は不等号を意味し、例えば「<0.005」は色度変化が0.005未満であったことを意味する。
〔実施例6−1〕
0.5mm厚み、2.5cm角の酸化インジウム錫(ITO)膜を有するガラス基板(ジオマテック社製、表面抵抗10Ω/□)を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。この透明陽極(ITO膜)上に真空蒸着法にて以下の有機層を順次蒸着した。
第1層:2−TNATA(99.7質量%)、F−TCNQ(0.3質量%):膜厚50nm
第2層:NPD(N,N’−ジ−α−ナフチル−N,N’−ジフェニル)−ベンジジン):膜厚10nm
第3層:CBP(4,4’−ジ(9−カルバゾリル)ビフェニル):膜厚5nm
第4層:化合物1(5質量%)、A−1(95質量%):膜厚30nm
第5層:BAlq:膜厚10nm
この上に、フッ化リチウム0.2nm及び金属アルミニウム70nmをこの順に蒸着し陰極とした。
得られた積層体を、大気に触れさせること無く、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレ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6−1の有機電界発光素子を得た。
〔実施例6−2〜6−4及び比較例6−1〜6−4〕
実施例6−1において、第4層に用いた化合物1及びA−1を、下記表6中に示す材料に変更した以外は、実施例6−1と同様にして、実施例6−2〜6−4、及び比較例6−1〜6−4の有機電界発光素子を得た。表6中、色度変化の評価における記号「<」は不等号を意味し、例えば「<0.005」は色度変化が0.005未満であったことを意味する。
(有機電界発光素子の性能評価)
上記のように得られた各素子の性能は以下のように評価した。
(a)高温駆動時の外部量子効率
80℃の恒温槽中で、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360cd/m付近の外部量子効率を輝度換算法により算出し、表1においては比較例1−1の値を、表2においては比較例2−1の値を、表3においては比較例3−1の値を、表4においては比較例4−1の値を、表5においては比較例5−1の値を、表6においては比較例6−1の値をそれぞれ100として、各表において相対値で示した。外部量子効率は数字が大きいほど優れており好ましい。
(b)高温駆動時の耐久性
80℃の恒温槽中で、各素子を輝度が1000cd/mになるように直流電圧を印加して発光させ続け、輝度が500cd/mになるまでに要した時間を駆動耐久性の指標とし、表1においては比較例1−1の値を、表2においては比較例2−1の値を、表3においては比較例3−1の値を、表4においては比較例4−1の値を、表5においては比較例5−1の値を、表6においては比較例6−1の値をそれぞれ100として、各表において相対値で示した。耐久性は数字が大きいほど優れており好ましい。
(c)高温駆動後の電圧差
80℃の恒温槽中で、各素子を輝度が1000cd/mになるように直流電圧を印加した時の印加電圧と、直流電圧を印加して発光させ続け、輝度が500cd/mになった時の印加電圧との差を、高温駆動時の電圧差の指標とし、その値を電圧差ΔV(V)として示した。電圧差ΔVは数字が小さいほど優れており好ましい。
(d)高温駆動後の色度変化
80℃の恒温槽中で各素子の輝度が1000cd/mになるように直流電圧を印加し発光させた時の色度と、直流電圧を印加し続け、輝度が500cd/mになった時の色度のx値、y値の差(Δx,Δy)を高温駆動時の色度変化の指標として、その変化を(Δx,Δy)として示した。色度変化はその数字が小さいほど優れており好ましい。
表1〜6の結果から、一般式(1)又は(2)で表されるカルバゾール基を含むホスト材料と、一般式(PI−1)で表される特定のイリジウム錯体とを用いた本発明の素子は、比較例の素子と比べて、高温駆動時の外部量子効率、耐久性、電圧差及び色度変化に優れており、特に高温駆動時の耐久性が極めて優れていることが分かる。
本発明の発光材料とホスト材料が高温駆動時の素子性能、特に耐久性を向上させる理由は明らかではないが、次のように考えている。室温時に比べ高温で素子を駆動すると、より膜状態が変化しやすくなり素子欠陥が生じやすい。これは、一般的にガラス転移温度の低い低分子量の材料や、対称性、分子間相互作用が大きく結晶化しやすい材料においてより顕著に現れると考えられる。また、イリジウム錯体系の燐光材料において、錯体材料の宿命である配位子の離脱を契機とする分解、消光材の生成が素子性能を悪化させることが推定されており、この分解反応も高温で駆動することにより加速される。本発明では分子量を大きくし、結晶化を起こしにくいホスト材料を用いたことで膜状態の変化が低減したこと、また発光材料の配位子を縮環したことで、イリジウム錯体の安定性が向上し、配位子の解離を抑制できたことにより、素子性能が大幅に向上したものと考えられる。
発光装置、表示装置、照明装置の場合、各画素部で高い電流密度を通じて瞬間的に高輝度発光させる必要があり、本発明の発光素子はそのような場合に発光効率が高くなるように設計されているため、有利に利用することができる。
また、本発明の素子は車載用途などの高温環境で使用する際においても発光効率や耐久性にも優れ、発光装置、表示装置、照明装置に好適である。
上記実施例及び比較例で使用した化合物の構造を以下に示す。
2・・・基板
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 (15)

  1. 基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、
    前記発光層に、少なくとも一種の一般式(PI−1)で表される化合物と少なくとも一種の一般式(1)で表される化合物を含有する、有機電界発光素子。
    [一般式(PI−1)中、R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアリール基又はフッ素原子を表すが、R〜Rの少なくとも1つは置換されていてもよいアルキル基である。R〜Rで表される置換基は、互いに結合して環を形成してもよい。
    (X−Y)はモノアニオン性の二座配位子を表す。
    pは1〜3の整数を表す。]
    [一般式(1)中、Rはアルキル基、アリール基、又はシリル基を表し、更に置換基Zを有していてもよい。但し、Rがカルバゾリル基又はペルフルオロアルキル基を表すことはない。Rが複数存在する場合、複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また複数のRは、互いに結合して置換基Zを有していてもよいアリール環を形成してもよい。
    〜Rはそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、シリル基、シアノ基又はフッ素原子を表し、更に置換基Zを有していてもよい。R〜Rがそれぞれ複数存在する場合、複数のR〜複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
    置換基Zはアルキル基、アルケニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基、アルコキシ基、フェノキシ基、フッ素原子、シリル基、アミノ基、シアノ基又はこれらを組み合わせて成る基を表し、複数の置換基Zは互いに結合してアリール環を形成しても良い。
    n1は0〜5の整数を表す。
    n2〜n5はそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す。]
  2. 前記一般式(PI−1)で表される化合物が下記の5つの化合物からなる群より選択され、なおかつ、
    前記一般式(1)で表される化合物が下記の8つの化合物からなる群より選択される
    請求項1に記載の有機電界発光素子。
  3. 前記一般式(1)で表される化合物を、前記発光層と陰極との間の層にも用いる、請求項1または2に記載の有機電界発光素子。
  4. 前記一般式(1)で表される化合物を、前記発光層と陽極との間の層にも用いる、請求項1または2に記載の有機電界発光素子。
  5. 前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2)で表される、請求項1に記載の有機電界発光素子。
    [一般式(2)中、R及びRはそれぞれ独立に、置換基Zを有していてもよいアルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、シアノ基又はフッ素原子を表す。R及びRがそれぞれ複数存在する場合、複数のR及び複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また複数のR及び複数のRは、それぞれ互いに結合して置換基Zを有していてもよいアリール環を形成してもよい。
    n6及びn7はそれぞれ独立に、0〜5の整数を表す。
    〜R11はそれぞれ独立に、水素原子、置換基Zを有していてもよいアルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、置換基Zを有していてもよいシリル基、シアノ基又はフッ素原子を表す。
    置換基Zはアルキル基、アルケニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基、アルコキシ基、フェノキシ基、フッ素原子、シリル基、アミノ基、シアノ基又はこれらを組み合わせて成る基を表し、複数の置換基Zは互いに結合してアリール環を形成しても良い。]
  6. 前記一般式(PI−1)において、pが3であり、前記一般式(2)において、R及びRはそれぞれ独立に、アルキル基、又はアルキル基を有していてもよいアリール基を表し、n6及びn7はそれぞれ独立に、0〜2の整数を表し、R〜R11はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルキル基を有していてもよいアリール基、アルキル基若しくはフェニル基で置換されたシリル基、シアノ基又はフッ素原子である、請求項5に記載の有機電界発光素子。
  7. 前記一般式(PI−1)において、Rが水素原子又はフッ素原子である、請求項1に記載の有機電界発光素子。
  8. 前記電極間に、電子注入層を有し、該電子注入層に電子供与性ドーパントを含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
  9. 前記電極間に、正孔注入層を有し、該正孔注入層に電子受容性ドーパントを含有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
  10. 前記一対の電極間にある有機層の少なくとも一層が、溶液塗布プロセスにより形成された、請求項1〜9のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
  11. 下記一般式(PI−1)で表される化合物と、下記一般式(1)で表される化合物とを含有する、発光層。
    [一般式(PI−1)中、R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアリール基又はフッ素原子を表すが、R〜Rの少なくとも1つは置換されていてもよいアルキル基である。R〜Rで表される置換基は、互いに結合して環を形成してもよい。
    (X−Y)はモノアニオン性の二座配位子を表す。
    pは1〜3の整数を表す。]
    [一般式(1)中、Rはアルキル基、アリール基、又はシリル基を表し、更に置換基Zを有していてもよい。但し、Rがカルバゾリル基又はペルフルオロアルキル基を表すことはない。Rが複数存在する場合、複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また複数のRは、互いに結合して置換基Zを有していてもよいアリール環を形成してもよい。
    〜Rはそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、シリル基、シアノ基又はフッ素原子を表し、更に置換基Zを有していてもよい。R〜Rがそれぞれ複数存在する場合、複数のR〜複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
    置換基Zはアルキル基、アルケニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基、アルコキシ基、フェノキシ基、フッ素原子、シリル基、アミノ基、シアノ基又はこれらを組み合わせて成る基を表し、複数の置換基Zは互いに結合してアリール環を形成しても良い。
    n1は0〜5の整数を表す。
    n2〜n5はそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す。]
  12. 下記一般式(PI−1)で表される化合物と、下記一般式(1)で表される化合物とを含有する、組成物。
    [一般式(PI−1)中、R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、置換されていてもよいアルキル基、置換されていてもよいアルケニル基、置換されていてもよいアリール基又はフッ素原子を表すが、R〜Rの少なくとも1つは置換されていてもよいアルキル基である。R〜Rで表される置換基は、互いに結合して環を形成してもよい。
    (X−Y)はモノアニオン性の二座配位子を表す。
    pは1〜3の整数を表す。]
    [一般式(1)中、Rはアルキル基、アリール基、又はシリル基を表し、更に置換基Zを有していてもよい。但し、Rがカルバゾリル基又はペルフルオロアルキル基を表すことはない。Rが複数存在する場合、複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。また複数のRは、互いに結合して置換基Zを有していてもよいアリール環を形成してもよい。
    〜Rはそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、シリル基、シアノ基又はフッ素原子を表し、更に置換基Zを有していてもよい。R〜Rがそれぞれ複数存在する場合、複数のR〜複数のRは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
    置換基Zはアルキル基、アルケニル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基、アルコキシ基、フェノキシ基、フッ素原子、シリル基、アミノ基、シアノ基又はこれらを組み合わせて成る基を表し、複数の置換基Zは互いに結合してアリール環を形成しても良い。
    n1は0〜5の整数を表す。
    n2〜n5はそれぞれ独立に、0〜4の整数を表す。]
  13. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた発光装置。
  14. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた表示装置。
  15. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた照明装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102009049587A1 (de) 2009-10-16 2011-04-21 Merck Patent Gmbh Metallkomplexe
CN102939296B (zh) * 2010-06-15 2016-02-10 默克专利有限公司 金属络合物
KR101957149B1 (ko) * 2012-11-22 2019-03-12 엘지디스플레이 주식회사 청색 발광 화합물 및 이를 이용한 유기전계발광소자
GB2514818B (en) * 2013-06-05 2015-12-16 Cambridge Display Tech Ltd Polymer and organic electronic device
KR102101202B1 (ko) * 2013-12-30 2020-04-17 엘지디스플레이 주식회사 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광다이오드 표시장치
US10636983B2 (en) 2014-05-08 2020-04-28 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10403830B2 (en) 2014-05-08 2019-09-03 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
EP3741768B1 (en) 2014-05-08 2022-12-07 Universal Display Corporation Stabilized imidazophenanthridine materials
US10301338B2 (en) 2014-05-08 2019-05-28 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
KR102584846B1 (ko) * 2015-05-05 2023-10-04 유니버셜 디스플레이 코포레이션 유기 전계발광 재료 및 디바이스
CN107619406A (zh) * 2016-07-15 2018-01-23 吉林奥来德光电材料股份有限公司 一种新的咔唑类衍生物及其制备方法和在器件中的应用

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW545080B (en) * 2000-12-28 2003-08-01 Semiconductor Energy Lab Light emitting device and method of manufacturing the same
US20060257684A1 (en) * 2002-10-09 2006-11-16 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organic electroluminescent device
JPWO2004074399A1 (ja) * 2003-02-20 2006-06-01 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
US7244526B1 (en) * 2003-04-28 2007-07-17 Battelle Memorial Institute Solid oxide fuel cell anodes and electrodes for other electrochemical devices
US6881502B2 (en) * 2003-09-24 2005-04-19 Eastman Kodak Company Blue organic electroluminescent devices having a non-hole-blocking layer
US7811677B2 (en) * 2004-05-20 2010-10-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting element and light emitting device
US7597967B2 (en) * 2004-12-17 2009-10-06 Eastman Kodak Company Phosphorescent OLEDs with exciton blocking layer
US7474048B2 (en) * 2005-06-01 2009-01-06 The Trustees Of Princeton University Fluorescent filtered electrophosphorescence
KR102103062B1 (ko) * 2006-02-10 2020-04-22 유니버셜 디스플레이 코포레이션 시클로금속화 이미다조[1,2-f]페난트리딘 및 디이미다조[1,2-a:1',2'-c]퀴나졸린 리간드, 및 이의 등전자성 및 벤즈고리화된 유사체의 금속 착체
JP4864476B2 (ja) * 2006-02-14 2012-02-01 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2008147354A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2008142976A1 (ja) * 2007-05-16 2008-11-27 Konica Minolta Holdings, Inc. 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置及び有機エレクトロルミネッセンス素子材料
WO2008156879A1 (en) * 2007-06-20 2008-12-24 Universal Display Corporation Blue phosphorescent imidazophenanthridine materials
JP2009037981A (ja) * 2007-08-03 2009-02-19 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機el素子および有機el素子の製造方法

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