JP6286872B2 - イリジウム錯体化合物、有機電界発光素子、表示装置および照明装置 - Google Patents

イリジウム錯体化合物、有機電界発光素子、表示装置および照明装置 Download PDF

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Description

本発明は、効率よく燐光発光するイリジウム錯体化合物に関する。本発明はまた、該イリジウム錯体化合物を含有する組成物および有機電界発光素子と、該有機電界発光素子を用いた表示装置および照明装置に関する。
近年、有機電界発光照明(有機EL照明)や有機電界発光ディスプレイ(有機ELディスプレイ)など、有機電界発光素子(以下、「有機EL素子」と称すこともある。)を利用する各種電子デバイスが実用化されつつある。有機EL素子は、印加電圧が低く消費電力が小さく、面発光であり、三原色発光も可能であることから、照明やディスプレイへの適用が盛んに検討されている。そのためにも、有機EL素子のより一層の発光効率の改善が求められる。
有機EL素子の発光効率の改善技術としては、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(Irppy2(acac))や、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’) イリジウム(Ir(ppy))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(非特許文献1)。
所望の色を発するイリジウム錯体化合物を得る目的で、イリジウム錯体化合物を構成する配位子上の置換基の種類や置換位置についての検討が行われている(特許文献1、非特許文献2)。例えば、2−フェニルピリジンを配位子とするイリジウム錯体化合物(Ir(ppy))は緑色に発光することが知られているが、このイリジウム錯体化合物にフッ素原子を6つ導入することで発光波長の大きな短波長化シフトが観測され、青色に発光することが知られている(非特許文献3)。
国際公開2002/002714号公報
Highly Efficient OLEDs with Phosphorescent Materials、 H. Yersin編、 WILEY-VCH社, 2008年 Journal of the American Chemical Society, 2003年、125巻、7377頁−7387頁
しかしながら、上記のようにフッ素原子を導入した従来のイリジウム錯体化合物を用いた有機EL素子は、デバイスの寿命が短いといった欠点があった。
本発明は上記従来の問題点を解決し、発光色の短波長化のためにフッ素原子を導入したイリジウム錯体化合物の耐久性を向上させること、および、該化合物を用いて、湿式成膜法により形成された層を有する有機電界発光素子であって、発光効率、駆動寿命、耐久性などの点で高い性能を示す有機電界発光素子を提供することを課題とする。本発明はまた、該有機電界発光素子を含む表示装置及び照明装置を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、ある特定の化学構造を有する含フッ素イリジウム錯体化合物が、量子収率よく燐光発光し、かつ、該化合物を用いて作成される素子の耐久性が高いことから、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨は、下記[1]〜[]に存する。
[1] 下記式(1)で表されるイリジウム錯体化合物。
Figure 0006286872
[式(1)において、Irはイリジウム原子を表す。mは1または2の整数である。環Aは、ピリジン環を表す。
環A上の水素原子は、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、および炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。これらの置換基は、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、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、および炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。
〜Rは、それぞれ同一または異なり、水素原子、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。ただし、R 及び/又はR は炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基である。
およびR12は、それぞれ同一または異なり、水素原子、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。
10 は、フッ素原子を表す。
11、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す
〜R 及びR 11 〜R 12 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、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、および炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。
ただし、式(1)において左側に示されるm個の配位子と、右側に示される(3−m)個の配位子とは異なるものである。]
] Rが置換基を有していてもよいフェニル基である、[1]に記載のイリジウム錯体化合物。
] 下記式(2)で表される部分構造を少なくとも1つ含む、[1]または2]に記載のイリジウム錯体化合物。
Figure 0006286872
[式(2)において、Arは炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表し、Xは、炭素数4〜20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、または下記式(2−1)で表される置換基のいずれかを表す。]
Figure 0006286872
[式(2−1)において、Yは、水素原子の置換基を表し、複数存在する場合はそれぞれ独立に、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、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、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基のいずれかを表す。Zは、水素原子の置換基を表し、複数存在する場合はそれぞれ独立に、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、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基のいずれかを表す。pは0〜4の整数、qは2〜6の整数、rは0〜5の整数を表す。]
[4] が、置換基として炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基を有するフェニル基であり、R 11 が、無置換のフェニル基であり、環Aが、無置換のピリジン環である、[1]に記載のイリジウム錯体化合物。
] [1]〜[]のいずれか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、及びこれらの間に少なくとも1層の有機層を有する有機電界発光素子であって、該有機層のうち少なくとも1層が、[1]〜[]のいずれか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。
] イリジウム錯体化合物を含む有機層が、[]に記載の組成物を用いて形成された層である、[]に記載の有機電界発光素子。
] []または[]に記載の有機電界発光素子を用いた表示装置。
] []または[]に記載の有機電界発光素子を用いた照明装置。
本発明のイリジウム錯体化合物は、燐光発光を示し、量子収率が高く、色素材料として有用である。また、本発明のイリジウム錯体化合物を用いて作成された有機電界発光素子は、発光効率が高く駆動安定性が高いことから、該化合物は有機電界発光素子用材料として特に有用である。また、本発明のイリジウム錯体化合物を用いて作成された有機電界発光素子は、駆動安定性が高く、表示装置及び照明装置として有用である。
本発明の有機電界発光素子の構造の一例を模式的に示す断面図である。
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形して実施することができる。
[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。
下記式(1)において、Irはイリジウム原子を表し、mは1または2の整数である。
ただし、式(1)において左側に示されるm個の配位子と、右側に示される(3−m)個の配位子とは異なるものである。
Figure 0006286872
<環A>
環Aは、炭素原子Cおよび窒素原子Nを含む、6員環または5員環の芳香族複素環を表す。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、ピリミジン環が好ましく、ピリジン環がさらに好ましい。
環A上の水素原子は、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のアルキルシリル基、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20の(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、および炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。また、これらの置換基は、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、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、および炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。
炭素数1〜20のアルキル基の具体例としては、直鎖のアルキル基および分岐のアルキル基、環状のアルキル基などであり、より具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。中でも、メチル基、エチル基や、n−ブチル基、n−ヘキシル基等の直鎖のアルキル基が好ましい。
炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基の具体例としては、直鎖のアルキル基および分岐のアルキル基、環状のアルキル基を構成する水素原子の一部が(ヘテロ)アリール基で置換された基のことを指す。(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。ここで、本発明において、遊離原子価とは、有機化学・生化学命名法(上)(改定第2版、南江堂、1992年発行)に記載のとおり、他の遊離原子価と結合を形成できるものを言う。(ヘテロ)アリール基の具体例としては、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基の具体例として後述するものが挙げられる。
炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基としては、より具体的には、1−フェニルエチル基、クミル基、3−フェニル−1−プロピル基、6−フェニル−1−ヘキシル基、7−フェニル−1−ヘプチル基、6−ピリジル−1−ヘキシル基などが挙げられる。中でも、3−フェニル−1−プロピル基、6−フェニル−1−ヘキシル基、7−フェニル−1−ヘプチル基が好ましい。
炭素数1〜20のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、オクタデシルオキシ基等が挙げられる。中でも、ヘキシルオキシ基が好ましい。
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、アルコキシ基を構成するアルキル基が(ヘテロ)アリール基で置換された置換基のことを指す。より具体的には、フェノキシ基、4−メチルフェニルオキシ基、ピリジルオキシ等が挙げられる。中でも、フェノキシ基が好ましい。
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、t−ブチルジメチルシリル基等が挙げられる。また、更に置換基で置換されたアルキルシリル基として、ジメチルフェニルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基が挙げられる。中でもトリイソプロピル基、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。
(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基の具体例としては、トリピリジルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられ、中でもトリ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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基の具体例としては、ベンゾイル基、ナフトイル基、アントライル基(アントラセニルカルボニル基)等が挙げられ、中でもベンゾイル基が好ましい。
炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基の具体例としては、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、ベンズピレン環、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、或いはこれらの芳香族炭化水素環および/または芳香族複素環が2〜6個単結合で連結した連結環が挙げられる。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、ビフェニル環、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、ビフェニル環がさらに好ましい。
これらの基はさらに、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、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3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、および炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基よりなる群から選ばれる1種以上の置換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。
また、環Aは、炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、または炭素数3〜12のアリーレン基を介して結合してさらに環を形成していてもよい。即ち、環A上の2つの構成原子に、炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、または炭素数3〜12のアリーレン基の両端の結合手がそれぞれ結合して、環Aに対して炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、または炭素数3〜12のアリーレン基が環を巻く縮合環が形成されたものであってもよい。そのような環の具体例としては、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、ジアザトリフェニレン環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環等が挙げられ、中でも、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。
<R〜R12
(R〜R
〜Rは、それぞれ同一または異なり、水素原子、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基のいずれかを表す。これらの基の具体例については、上記で述べたものと同様である。
これらの基はさらに、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、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、および炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。これらの基の具体例については、上記で述べたものと同様である。
また、R〜Rは、隣り合うR〜Rと、炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、炭素数3〜12のアリーレン基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基(即ち、(ヘテロ)アリーレン基とエーテル基(−O−)が連結した2価の基)、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールチオ基(即ち、(ヘテロ)アリーレン基とチオエーテル基(−S−)が連結した2価の基)、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基(即ち、(ヘテロ)アリーレン基とイミノ基(−NH−)が連結した2価の基)を介して結合してさらに環を形成してもよい。そのような環の具体例としては、フルオレン環、アザフルオレン環、ジアザフルオレン環、ナフタレン環、テトラヒドロナフタレン環、フェナントレン環、アザフェナントレン環、トリフェニレン環、アザトリフェニレン環、ジアザトリフェニレン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、アザジベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、アザ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、キノリン環、テトラヒドロキノリン環、キナゾリン環、テトラヒドロキナゾリン環、イミダゾフェナンスリジン環等が挙げられ、中でも、フルオレン環、ナフタレン環、テトラヒドロナフタレン環、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く、フルオレン環、テトラヒドロナフタレン環、キノリン環であることがさらに好ましい。これらの環はさらに炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、および炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。これらの基の具体例については、上記で述べたものと同様である。
ただし、本発明では、耐久性の観点から、R〜Rのうち、少なくとも一つは炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基である。
また、Rは、置換基を有していてもよいフェニル基であることが耐久性の観点から好ましく、特に、置換基として炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基をパラ位又はメタ位に有するフェニル基、或いは、置換基としてベンゼン環を2〜6個パラ位又はメタ位で連結してなる基をパラ位又はメタ位に有するフェニル基であることがさらに好ましい。
(R、R12
およびR12は、それぞれ同一または異なり、水素原子、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。これらの基の具体例については、上記で述べたものと同様である。
これらの基はさらに、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、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、および炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。これらの基の具体例については、上記で述べたものと同様である。
耐久性の観点からRおよびR12は、水素原子であることが好ましい。
(R10、R11
10およびR11は、それぞれ同一または異なり、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、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。これらの基の具体例については、上記で述べたものと同様である。
これらの基はさらに、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、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、および炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。これらの基の具体例については、上記で述べたものと同様である。
ただし、本発明では、R10およびR11の少なくとも一つは、フッ素原子、または、フッ素原子で置換された炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基のいずれかである。
耐久性の観点から、R10は、水素原子またはフッ素原子であることが好ましい。R11は、水素原子、置換基を有していてもよい(ヘテロ)アリール基、または少なくとも1つのフッ素原子を有するアリール基であることが好ましく、置換基としてフッ素原子、アルキル基、またはアラルキル基を少なくとも1つ有するフェニル基であることがさらに好ましい。
<好適な部分構造>
本発明のイリジウム錯体化合物は、下記式(2)で表される部分構造を有することが好ましい。
Figure 0006286872
式(2)において、Arは炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表し、Xは、炭素数4〜20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、または下記式(2−1)で表される置換基のいずれかを表す。
Figure 0006286872
式(2−1)において、Yは、水素原子の置換基を表し、複数存在する場合はそれぞれ独立に、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、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、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基のいずれかを表す。Zは、水素原子の置換基を表し、複数存在する場合はそれぞれ独立に、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、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基のいずれかを表す。pは0〜4の整数、qは2〜6の整数、rは0〜5の整数を表す。
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−フェニレン基の数を表し、耐久性の観点から、2〜6が好ましく、2〜5がさらに好ましい。
(Ar
Ar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)アリール基の具体例は、前項までに述べたものと同様である。
(X)
Xは、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)で表される置換基のいずれかを表す。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)アリールオキシ基の具体例は、前項までに述べたものと同様である。耐久性の観点から、Xは炭素数4〜20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。
(Y、Z)
Yは、水素原子の置換基を表し、複数存在する場合はそれぞれ独立に、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、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、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基のいずれかを表す。これらの基の具体例については、前項までに述べたものと同様である。Zは、水素原子の置換基を表し、複数存在する場合はそれぞれ独立に、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、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基のいずれかを表す。これらの基の具体例については、前項までに述べたものと同様である。
<分子量>
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500以上、好ましくは600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は、これを側鎖として高分子化合物に導入することによっても好適に用いることができる。
<具体例>
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、本発明のイリジウム錯体化合物はこれらに限定されるものではない。
Figure 0006286872
Figure 0006286872
Figure 0006286872
Figure 0006286872
<構造上の特徴>
本発明のイリジウム錯体化合物は、特定の分子構造とフッ素原子を含有することで所望の色に燐光発光し、さらに該化合物を含有する有機EL素子は耐久性が高いという特徴を有する。該化合物がそのような効果を奏する理由は以下の様に考えられる。
発光波長の長波長化/短波長化は、HOMOの準位を上昇/下降させることで行われる。HOMOを下降させる方法としては、フッ素原子の導入が知られているが、従来の方法では発光波長の短波長化とともに有機EL素子の耐久性も低下することが問題となっていた。本発明ではフッ素原子を特定の位置に導入することによりHOMOを低下させながら、LUMO上にフッ素原子をのせないように分子設計を行うことで耐久性が向上したものと考えられる。HOMO/LUMOの計算は、Gaussian09などの分子軌道計算プログラムを用いて行うことができる。
以上より、本発明のイリジウム錯体化合物は、特定の化学構造を有することで所望の発光波長を示す燐光発光材料を提供し、該化合物を含む有機EL素子は発光効率の高く耐久性が高い。
<イリジウム錯体化合物の合成方法>
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することができる配位子を用いて、この配位子と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、イリジウム2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。
典型的な反応としては、例えば下記反応式に従って、配位子2当量とIrCl・xHO(イリジウムクロライド・x水和物)1当量の反応によりIr原子2個からなる2核イリジウム錯体などの中間体を得たのち、さらに配位子をIrに対し1当量反応させて3核イリジウム錯体を得る方法が挙げられる。
Figure 0006286872
反応の効率および選択性を考慮し、実際の配位子とIr化合物の仕込み比は適当に調整することができる。上記反応式の場合、最後に添加して2核イリジウム錯体と反応させる配位子として、最初の配位子と異なるものを用いることにより、簡便に混合配位子錯体を形成することができる。
Ir化合物としては上記のIrCl・xHO錯体やIr(acac)錯体の他に、Irシクロオクタジエニル錯体など、適当なIr化合物を用いることができる。また、炭酸塩などの塩基化合物、Ag塩などのハロゲントラップ剤、などを併用して反応を促進させてもよい。反応温度は50℃〜400℃程度の温度が好ましく用いられるが、一般的に120℃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行ってもよい。高温反応で行う場合、グリセリン等の高沸点溶媒を用いることが好ましい。
<イリジウム錯体化合物の用途>
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。
<イリジウム錯体化合物含有組成物>
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本発明の組成物(以下、「イリジウム錯体化合物含有組成物」と称することもある。)について説明する。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物は、上述の本発明のイリジウム錯体化合物および溶媒を含有する。本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物は通常湿式成膜法で層や膜を形成するために用いられ、特に有機電界発光素子の有機層を形成するために用いられることが好ましい。該有機層は、特に発光層であることが好ましい。
つまり、本発明の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、更に有機電界発光素子の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。
該イリジウム錯体化合物含有組成物における本発明のイリジウム錯体化合物の含有量は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、通常15重量%以下、好ましくは10重量%以下である。組成物のイリジウム錯体化合物の含有量をこの範囲とすることにより、例えば、この組成物を用いて発光層を形成した場合、隣接する層(例えば、正孔輸送層や正孔阻止層)から発光層へ効率よく、正孔や電子の注入が行われ、駆動電圧を低減することができる。尚、本発明のイリジウム錯体化合物はイリジウム錯体化合物含有組成物中に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上が組み合わされて含まれていてもよい。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物を例えば有機電界発光素子用に用いる場合、本発明の組成物は、上述のイリジウム錯体化合物や溶媒の他、有機電界発光素子、特に発光層に用いられる電荷輸送性化合物を含有することができる。
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。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物に含有される溶媒は、湿式成膜によりイリジウム錯体化合物を含む層を形成するために用いる、揮発性を有する液体成分である。
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、後述の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、メチシレン、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。
これらの溶媒は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。
溶媒の沸点は、通常80℃以上、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、特に好ましくは110℃以上である。また、溶媒の沸点は、通常300℃以下、好ましくは280℃以下、より好ましくは250℃以下である。溶媒の沸点が上記下限を下回ると、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。
溶媒の含有量は、組成物100重量部に対して、好ましくは10重量部以上、より好ましくは50重量部以上、特に好ましくは80重量部以上、また、好ましくは99.95重量部以下、より好ましくは99.9重量部以下、特に好ましくは99.8重量部以下である。例えば、発光層は通常3〜200nm程度の厚みに形成されるが、本発明の組成物を用いてこのような厚みの発光層を形成する場合、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。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物が含有し得る他の電荷輸送性化合物としては、従来有機電界発光素子用材料として用いられているものを使用することができる。例えば、ピリジン、カルバゾール、ナフタレン、ペリレン、ピレン、アントラセン、クリセン、ナフタセン、フェナントレン、コロネン、フルオランテン、ベンゾフェナントレン、フルオレン、アセトナフトフルオランテン、クマリン、p−ビス(2−フェニルエテニル)ベンゼンおよびそれらの誘導体、キナクリドン誘導体、DCM(4−(dicyanomethylene)−2−methyl−6−(p−dimethylaminostyryl)−4H−pyran)系化合物、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、アザベンゾチオキサンテン、アリールアミノ基が置換された縮合芳香族環化合物、アリールアミノ基が置換されたスチリル誘導体等が挙げられる。
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。
本発明の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、該組成物を100重量部とすると、通常1重量部以上、また、通常50重量部以下、好ましくは30重量部以下である。
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10重量%以上、特に20重量%以上で、通常5000重量%以下、特に2000重量%以下であることが好ましい。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物には、必要に応じて、上記の化合物等の他に、更に他の化合物等を含有していてもよい。例えば、上記の溶媒の他に、別の溶媒を含有していてもよい。そのような溶媒としては、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のアミド類、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。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。
[有機電界発光素子]
本発明の有機電界発光素子は、陽極、陰極、及びこれらの間に少なくとも1層の有機層を有する有機電界発光素子であって、該有機層のうち少なくとも1層が、本発明のイリジウム錯体化合物を含むことを特徴とする。このイリジウム錯体化合物を含む有機層は、例えば、真空蒸着法や湿式成膜法といった公知の方法により形成することができるが、前記の本発明の組成物を用いて湿式成膜法により形成された層であることが好ましく、また、この層は発光層であることがさらに好ましい。
ここで、湿式成膜法とは、溶媒を含む組成物を、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、キャピラリーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法等により、湿式で成膜する方法をいう。
図1は本発明の有機電界発光素子に好適な構造例を示す断面の模式図であり、図1において、符号1は基板、符号2は陽極、符号3は正孔注入層、符号4は正孔輸送層、符号5は発光層、符号6は正孔阻止層、符号7は電子輸送層、符号8は電子注入層、符号9は陰極を各々表す。
[1]基板
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ので好ましくない。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。
[2]陽極
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の形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法などにより行われることが多い。また、銀などの金属微粒子、ヨウ化銅などの微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末などを用いて陽極を形成する場合には、適当なバインダー樹脂溶液に分散させて、基板1上に塗布することにより陽極2を形成することもできる。さらに、導電性高分子の場合は、電解重合により直接基板1上に薄膜を形成したり、基板1上に導電性高分子を塗布して陽極2を形成することもできる(Appl.Phys.Lett.,60巻,2711頁,1992年)。
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。
陽極2の厚みは、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常60%以上、好ましくは80%以上とすることが望ましい。この場合、陽極の厚みは通常5nm以上、好ましくは10nm以上であり、また通常1000nm以下、好ましくは500nm以下程度である。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)/オゾン処理をしたり、酸素プラズマ処理や、アルゴンプラズマ処理をすることが好ましい。
[3]正孔注入層
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正孔注入層3を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。
<湿式成膜法による正孔注入層の形成>
湿式成膜により正孔注入層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。
(正孔輸送性化合物)
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。
正孔輸送性化合物としては、陽極2から正孔注入層3への電荷注入障壁の観点から4.5eV〜6.0eVのイオン化ポテンシャルを有する化合物が好ましい。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。
尚、本発明において誘導体とは、例えば、芳香族アミン誘導体を例にするならば、芳香族アミンそのもの及び芳香族アミンを主骨格とする化合物を含むものであり、重合体であっても、単量体であってもよい。
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。
上記例示した中でも非晶質性、可視光の透過率の点から、芳香族アミン化合物が好ましく、特に芳香族三級アミン化合物が好ましい。ここで、芳香族三級アミン化合物とは、芳香族三級アミン構造を有する化合物であって、芳香族三級アミン由来の基を有する化合物も含む。
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。
Figure 0006286872
(式(IV)中、Ar51及びAr52は、各々独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。Ar53〜Ar55は、各々独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。Tは、下記の連結基群の中から選ばれる1の連結基を表す。また、Ar51〜Ar55のうち、同一のN原子に結合する二つの基は互いに結合して環を形成してもよい。)
Figure 0006286872
(上記各式中、Ar56〜Ar66は、各々独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。R111及びR112は、各々独立して、水素原子又は任意の置換基を表す。)
式(IV)および上記連結基群におけるAr51〜Ar66の芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基としては、高分子化合物の溶解性、耐熱性、正孔注入・輸送性の点から、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、チオフェン環、ピリジン環が好ましく、さらに好ましくは、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環である。
Ar51〜Ar66の芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基は、さらに置換基を有していてもよい。置換基の分子量としては、通常400以下、中でも250以下程度が好ましい。置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基などが好ましい。
111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。
また、正孔輸送性化合物としては、ポリチオフェンの誘導体である3,4−ethylenedioxythiophene(3,4−エチレンジオキシチオフェン)を高分子量ポリスチレンスルホン酸中で重合してなる導電性ポリマー(PEDOT/PSS)もまた好ましい。また、このポリマーの末端をメタクリレート等でキャップしたものであってもよい。
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。
正孔注入層形成用組成物中の、正孔輸送性化合物の濃度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、膜厚の均一性の点で通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、さらに好ましくは0.5重量%以上、また、通常70重量%以下、好ましくは60重量%以下、さらに好ましくは50重量%以下である。この濃度が高すぎると膜厚にムラが生じる可能性があり、また、低すぎると成膜された正孔注入層に欠陥が生じる可能性がある。
(電子受容性化合物)
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。
このような電子受容性化合物としては、例えば、トリアリールホウ素化合物、ハロゲン化金属、ルイス酸、有機酸、オニウム塩、アリールアミンとハロゲン化金属との塩、アリールアミンとルイス酸との塩よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の化合物等が挙げられる。さらに具体的には、塩化鉄(III)(日本国特開平11−251067号公報)、ペルオキソ二硫酸アンモニウム等の高原子価の無機化合物;テトラシアノエチレン等のシアノ化合物、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(日本国特開2003−31365号公報)等の芳香族ホウ素化合物;有機基の置換したオニウム塩(国際公開第2005/089024号);フラーレン誘導体;ヨウ素;ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、ショウノウスルホン酸イオン等のスルホン酸イオン等が挙げられる。
これらの電子受容性化合物は、正孔輸送性化合物を酸化することにより正孔注入層の導電率を向上させることができる。
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。
(溶媒)
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、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。
溶媒として例えば、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、アミド系溶媒などが挙げられる。
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。
エステル系溶媒としては、例えば、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、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、シクロヘキシルベンゼン、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、シクロヘキシルベンゼン、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。
(成膜方法)
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。
成膜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。
成膜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。
成膜後、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。
加熱工程における加熱温度は、本発明の効果を著しく損なわない限り、正孔注入層形成用組成物に用いた溶媒の沸点以上の温度で加熱することが好ましい。また、正孔注入層に用いた溶媒が2種類以上含まれている混合溶媒の場合、少なくとも1種類がその溶媒の沸点以上の温度で加熱されるのが好ましい。溶媒の沸点上昇を考慮すると、加熱工程においては、好ましくは120℃以上、好ましくは300℃以下で加熱することが好ましい。
加熱工程において、加熱温度が正孔注入層形成用組成物の溶媒の沸点以上であり、かつ塗布膜の十分な不溶化が起こらなければ、加熱時間は限定されないが、好ましくは10秒以上で、通常180分以下である。加熱時間が長すぎると他の層の成分が拡散する傾向があり、短すぎると正孔注入層が不均質になる傾向がある。加熱は2回に分けて行ってもよい。
<真空蒸着法による正孔注入層の形成>
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)、蒸発量を制御して溶媒を蒸発させ(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を形成する。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。
蒸着時の真空度は、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0.1×10−7Torr(1.3×10−6Pa)以上、通常9.0×10−6Torr(12.0×10−4Pa)以下である。
蒸着速度は、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0.1Å/秒以上、通常5.0Å/秒以下である。
[4]正孔輸送層
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正孔輸送層4を湿式成膜法により形成することが好ましい。
正孔輸送層4を形成する材料としては、正孔輸送性が高く、かつ、注入された正孔を効率よく輸送することができる材料であることが好ましい。そのために、イオン化ポテンシャルが小さく、可視光の光に対して透明性が高く、正孔移動度が大きく、安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくいことが好ましい。また、多くの場合、発光層5に接するため、発光層5からの発光を消光したり、発光層5との間でエキサイプレックスを形成して効率を低下させたりしないことが好ましい。
このような正孔輸送層4の材料としては、従来、正孔輸送層の構成材料として用いられている材料であればよく、例えば、前述の正孔注入層3に使用される正孔輸送性化合物として例示したものが挙げられる。また、アリールアミン誘導体、フルオレン誘導体、スピロ誘導体、カルバゾール誘導体、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、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、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。
また、例えば、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリアリールアミン誘導体、ポリビニルトリフェニルアミン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリアリーレン誘導体、テトラフェニルベンジジンを含有するポリアリーレンエーテルサルホン誘導体、ポリアリーレンビニレン誘導体、ポリシロキサン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)誘導体等が挙げられる。これらは、交互共重合体、ランダム重合体、ブロック重合体又はグラフト共重合体のいずれであってもよい。また、主鎖に枝分かれがあり末端部が3つ以上ある高分子や、所謂デンドリマーであってもよい。
中でも、ポリアリールアミン誘導体やポリアリーレン誘導体が好ましい。
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、Ar又はArが異なっているものであってもよい。
Figure 0006286872
(式(V)中、Ar及びArは、各々独立して、置換基を有していてもよい、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を表す。)
置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基としては、例えば、1個または2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、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環、フルオレン環などの、1個または2個の遊離原子価を有する、6員環の単環若しくは2〜5縮合環又はこれらの環が2環以上直接結合で連結してなる基が挙げられる。
置換基を有していてもよい芳香族複素環基としては、例えば1個または2個の遊離原子価を有する、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、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、フェナントリジン環、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、アズレン環などの、1個または2個の遊離原子価を有する、5又は6員環の単環若しくは2〜4縮合環又はこれらの環が2環以上直接結合で連結してなる基が挙げられる。
有機溶媒に対する溶解性、耐熱性の点から、Ar及びArは、各々独立に、1個または2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、トリフェニレン環、ピレン環、チオフェン環、ピリジン環、フルオレン環からなる群より選ばれる環やベンゼン環が2環以上連結してなる基(例えば、ビフェニル基(ビフェニレン基)やターフェニル基(ターフェニレン基))が好ましく、中でも、1個または2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ビフェニル環、フルオレン環が好ましい。
Ar及びAr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、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。
ポリアリーレン誘導体としては、前記式(V)におけるArやArとして例示した置換基を有していてもよい、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基などのアリーレン基をその繰り返し単位に有する重合体が挙げられる。
ポリアリーレン誘導体としては、下記式(VI)及び下記式(VII)からなる繰り返し単位のうち少なくとも一方を有する重合体が好ましい。
Figure 0006286872
(式(VI)中、R、R、R及びRは、各々独立に、アルキル基、アルコキシ基、フェニルアルキル基、フェニルアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、アルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、又はカルボキシ基を表す。v及びwは、各々独立に、0〜3の整数を表す。v又はwが2以上の場合、一分子中に含まれる複数のRa又はRbは同一であっても異なっていてもよく、隣接するR又はR同士で環を形成していてもよい。)
Figure 0006286872
(式(VII)中、R及びRは、各々独立に、上記式(VI)におけるR、R、R又はRと同義である。x及びyは、各々独立に、0〜3の整数を表す。x又はyが2以上の場合、一分子中に含まれる複数のRe及びRfは同一であっても異なっていてもよく、隣接するR又はR同士で環を形成していてもよい。Qは、5員環又は6員環を構成する原子又は原子群を表す。)
Qの具体例としては、−O−、−BR−、−NR−、−SiR−、−PR−、−SR−、−CR−又はこれらが結合してなる基などが挙げられる。尚、ここでのRは、水素原子又は任意の有機基を表す。本発明における任意の有機基とは、少なくとも一つの炭素原子を含む基であればよい。
また、ポリアリーレン誘導体としては、前記式(VI)及び前記式(VII)からなる繰り返し単位のうち少なくとも一方に加えて、さらに下記式(VIII)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。
Figure 0006286872
(式(VIII)中、Ar〜Ar及びArは、各々独立に、置換基を有していてもよい、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を表す。γ及びδは、各々独立に0又は1を表す。)
Ar〜Ar及びArの具体例としては、前記式(V)における、Ar及びArと同様である。
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、湿式成膜後、加熱乾燥する。
正孔輸送層形成用組成物には、上述の正孔輸送性化合物の他、溶媒を含有する。用いる溶媒は上記正孔注入層形成用組成物に用いたものと同様である。また、成膜条件、加熱乾燥条件等も正孔注入層3の形成の場合と同様である。
真空蒸着法により正孔輸送層を形成する場合もまた、その成膜条件等は上記正孔注入層3の形成の場合と同様である。
正孔輸送層4は、上記正孔輸送性化合物の他、各種の発光材料、電子輸送性化合物、電子受容性化合物、バインダー樹脂、レベリング剤、消泡剤等の塗布性改良剤などを含有していてもよい。
正孔輸送層4はまた、不溶化基を有する化合物(以下、「不溶化性化合物」と称する)を不溶化して形成される層であることが、耐熱性あるいは成膜性の観点から好ましい。不溶化性化合物は、不溶化基を有する化合物であって、不溶化することにより不溶化ポリマーを形成する。
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。
脱離基とは、結合している芳香族炭化水素環から70℃以上で解離し、さらに溶媒に対して可溶性を示す基をいう。ここで、溶媒に対して可溶性を示すとは、化合物が熱及び/又は活性エネルギー線の照射によって反応する前の状態で、常温でトルエンに0.1重量%以上溶解することをいい、化合物のトルエンへの溶解性は、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは1重量%以上である。
この脱離基として好ましくは、芳香族炭化水素環側に極性基を形成せずに熱解離する基であり、逆ディールスアルダー反応により熱解離する基であることがより好ましい。またさらに、100℃以上で熱解離する基であることが好ましく、300℃以下で熱解離する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。
不溶化性化合物は、モノマー、オリゴマー、ポリマーのいずれであってもよい。不溶化性化合物は1種のみを有していてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で有していてもよい。
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。
不溶化性化合物を不溶化して正孔輸送層4を形成するには、通常、不溶化性化合物を溶媒に溶解又は分散した正孔輸送層形成用組成物を調製して、湿式成膜法により成膜して不溶化させる。
正孔輸送層形成用組成物は、不溶化性化合物を通常0.01重量%以上、好ましくは0.05重量%以上、さらに好ましくは0.1重量%以上、通常50重量%以下、好ましくは20重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下含有する。
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。
成膜時の温度、湿度などの条件は、前記正孔注入層3の湿式成膜時と同様である。成膜後の加熱の手法は特に限定されない。加熱温度条件としては、通常120℃以上、好ましくは400℃以下である。加熱時間としては、通常1分以上、好ましくは24時間以下である。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。
光などの電磁エネルギー照射による場合には、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ等を用いて照射する方法、あるいは前述の光源を内蔵するマスクアライナ、コンベア型光照射装置を用いて照射する方法などが挙げられる。
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。
[5]発光層
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、本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物を用い、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、発光材料(ドーパント)とホスト材料以外の他の材料、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。
本発明の有機電界発光素子が、発光層5以外に、正孔注入層3及び後述の電子輸送層7等の有機層を有する場合、発光層5と正孔注入層3や電子輸送層7等の他の有機層とを合わせた総膜厚は通常30nm以上、好ましくは50nm以上であり、さらに好ましくは100nm以上で、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下であり、さらに好ましくは300nm以下である。また、発光層5以外の正孔注入層3や後述の電子注入層8の導電性が高い場合、発光層5に注入される電荷量が増加する為、例えば正孔注入層3の膜厚を厚くして発光層5の膜厚を薄くし、総膜厚をある程度の膜厚を維持したまま駆動電圧を下げることも可能である。
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。
[6]正孔阻止層
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、発光層5の発光材料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、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。
このような条件を満たす正孔阻止層材料としては、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(フェノラト)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(トリフェニルシラノラト)アルミニウム等の混合配位子錯体、ビス(2−メチル−8−キノラト)アルミニウム−μ−オキソ−ビス−(2−メチル−8−キノリラト)アルミニウム二核金属錯体等の金属錯体、ジスチリルビフェニル誘導体等のスチリル化合物(日本国特開平11−242996号公報)、3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール等のトリアゾール誘導体(日本国特開平7−41759号公報)、バソクプロイン等のフェナントロリン誘導体(日本国特開平10−79297号公報)が挙げられる。さらに、国際公開第2005/022962号に記載の2,4,6位が置換されたピリジン環を少なくとも1個有する化合物も正孔阻止材料として好ましい。
なお、正孔阻止層6の材料は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で併用してもよい。
正孔阻止層6の膜厚は、通常0.3nm以上、好ましくは0.5nm以上で、通常100nm以下、好ましくは50nm以下である。
正孔阻止層6も正孔注入層3と同様の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用いられる。
[7]電子輸送層
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、正孔注入層6と後述の電子注入層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。
このような条件を満たす材料としては、8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体(日本国特開昭59−194393号公報)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリンの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、シロール誘導体、3−又は5−ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズオキサゾール金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスベンズイミダゾリルベンゼン(米国特許第5,645,948号公報)、キノキサリン化合物(日本国特開平6−207169号公報)、フェナントロリン誘導体(日本国特開平5−331459号公報)、2−t−ブチル−9,10−N,N’−ジシアノアントラキノンジイミン、n型水素化非晶質炭化シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレン化亜鉛などが挙げられる。
電子輸送層7の膜厚は、通常下限は1nm、好ましくは5nm程度であり、上限は通常300nm、好ましくは100nm程度である。
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。
[8]電子注入層
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。
また、陰極9と電子輸送層7との界面に電子注入層8として、LiF、MgF、LiO、CsCO等の極薄絶縁膜(膜厚0.1〜5nm程度)を挿入することも、素子の効率を向上させる有効な方法である(Appl.Phys.Lett.,70巻,152頁,1997年;日本国特開平10−74586号公報;IEEETrans.Electron.Devices,44巻,1245頁,1997年;SID 04 Digest,154頁)。
さらに、バソフェナントロリン等の含窒素複素環化合物や8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体に代表される有機電子輸送材料に、ナトリウム、カリウム、セシウム、リチウム、ルビジウム等のアルカリ金属をドープする(日本国特開平10−270171号公報、日本国特開2002−100478号公報、日本国特開2002−100482号公報などに記載)ことにより、電子注入・輸送性が向上し優れた膜質を両立させることが可能となるため好ましい。この場合の膜厚は通常5nm以上、好ましくは10nm以上で、通常200nm以下、好ましくは100nm以下である。
電子注入層8は、発光層5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。真空蒸着法の場合には、真空容器内に設置されたるつぼ又は金属ボートに蒸着源を入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10−4Pa程度にまで排気した後、るつぼ又は金属ボートを加熱して蒸発させ、るつぼ又は金属ボートと向き合って置かれた基板上に電子注入層を形成する。
アルカリ金属の蒸着は、クロム酸アルカリ金属と還元剤をニクロムに充填したアルカリ金属ディスペンサーを用いて行う。このディスペンサーを真空容器内で加熱することにより、クロム酸アルカリ金属が還元されてアルカリ金属が蒸発される。有機電子輸送材料とアルカリ金属とを共蒸着する場合は、有機電子輸送材料を真空容器内に設置されたるつぼに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10−4Pa程度にまで排気した後、各々のるつぼ及びディスペンサーを同時に加熱して蒸発させ、るつぼ及びディスペンサーと向き合って置かれた基板上に電子注入層を形成する。
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。
[9]陰極
陰極9は、発光層5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することは素子の安定性を増す。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。
[10]その他の構成層
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。
例えば、正孔阻止層8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に到達することを阻止することで、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。
電子阻止層に求められる特性としては、正孔輸送性が高く、エネルギーギャップ(HOMO、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。また、発光層5を湿式成膜法で形成する場合、電子阻止層も湿式成膜法で形成することが、素子製造が容易となるため、好ましい。
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。
なお、図1とは逆の構造、即ち、基板1上に陰極9、電子注入層8、電子輸送層7、正孔阻止層6、発光層5、正孔輸送層4、正孔注入層3、陽極2の順に積層することも可能であり、少なくとも一方が透明性の高い2枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設けることも可能である。
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V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いずれにおいても適用することができる。
[表示装および照明装置]
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日発行、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。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、下記の実施例における各種の条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における上限または下限の好ましい値としての意味をもつものであり、好ましい範囲は前記した上限または下限の値と下記実施例の値または実施例同士の値との組合せで規定される範囲であってもよい。
[合成例1:本発明化合物(D−1)の合成]
<中間体1の合成>
Figure 0006286872
5−フェニル−2−ブロモピリジン(24.1g)、3−ブロモフェニルボロン酸(20.8g)、テトロヒドロフラン(320mL)、炭酸ナトリウム(33.0g)水溶液(150mL)を順に加えた後、窒素バブリングを60分間行った。そこに、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(Pd(PPh)(3.0g)を加え、加熱還流させながら、10時間、撹拌を行った。反応の進行が遅かったため、Pd(PPh(2.0g)を加え、さらに加熱還流させながら、2時間、撹拌を行った後、別容器で窒素バブリングを行ったリン酸三カリウム(44g)水溶液(100mL)を加え、さらに加熱還流させながら6時間撹拌した。室温に戻した後、トルエンと水を加えて分液し、有機相を水と飽和食塩水で洗浄し、MgSOにて乾燥し、減圧下溶媒留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに処し、中間体1(28g)を得た。なお、5−フェニル−2−ブロモピリジンは、国際公開第2005/092304号公報に記載の方法にて合成した。
<中間体3の合成>
Figure 0006286872
中間体1(15.5g)、中間体2(19.5g)、トルエン(78mL)、エタノール(62mL)、リン酸三カリウム(26.5g)水溶液(62mL)を順に加えた後、60℃にて撹拌しながら窒素バブリングを30分間行った。そこに、Pd(PPh(1.2g)を加え、加熱還流させながら、2.5時間、撹拌を行った。室温に戻した後、トルエンと水を加え分液し、有機相を水と飽和食塩水で洗浄し、MgSOにて乾燥し、減圧下溶媒留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに処し、中間体3(16.7g)を得た。なお、中間体2は、DE102009023154記載の方法を参考にして合成した。
<中間体4の合成>
Figure 0006286872
2−クロロピリジン(16.3g)、3−クロロ−4−フルオロフェニルボロン酸(22.9g)、別容器にて窒素バブリングを行ったトルエン/エタノール混合溶液(2:1、270mL)、Pd(PPh(3.3g)、別容器にて窒素バブリングを行ったリン酸三カリウム水溶液(2.0M、180mL)を順に加えた後、加熱還流させながら、3.3時間、撹拌を行った。室温に戻した後、トルエンと水を加え分液し、有機相を水と飽和食塩水で洗浄し、MgSOにて乾燥し、減圧下溶媒留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに処し、中間体4(23.5g)を得た。なお、2−クロロピリジン、3−クロロ−4−フルオロフェニルボロン酸は、東京化成工業株式会社より購入した。
<中間体5の合成>
Figure 0006286872
中間体4(23.5g)、フェニルボロン酸(20.7g)、酢酸パラジウム(Pd(OAc))(0.51g)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル(S−hos)(1.86g)、リン酸三カリウム(36.0g)、脱酸素トルエン(500mL)を順に加えた後、加熱還流させながら、5時間、撹拌を行った。室温に戻した後、水を加え分液し、有機相を水で洗浄し、MgSOにて乾燥し、減圧下溶媒留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに処し、中間体5(9.0g)を得た。
<中間体6の合成>
Figure 0006286872
中間体3(12.0g)、塩化イリジウム(IrClnHO)(4.64g)、2−エトキシエタノール(120mL)、水(36mL)を順に加え、窒素バブリングを30分間行った。110〜145℃にて10時間加熱を行い、放冷した。反応液中に水を加え、析出した結晶を吸引濾過した。濾取物をメタノール水溶液、メタノールで順に洗浄し、乾燥することで、中間体6(14g)を得た。
<本発明化合物(D−1)の合成>
Figure 0006286872
中間体6(14g)、中間体5(3.0g)、別容器にて窒素バブリングを行ったジグリム(50mL)を順に加えた後、銀トリフラート(3.4g)を加え、130℃にて1.5時間加熱撹拌した。室温に戻した後、活性白土を加え吸引濾過を行い、濾液を減圧濃縮した。残渣をカラムクロマトグラフィーに処し、本発明のイリジウム錯体化合物である化合物(D−1)(5.8g)を得た。
H NMR(CDCl,ppm);8.11−8.05(m,2H),7.92−7.82(m,7H),7.76(d,1H),7.67−7.59(m,4H),7.47−7.04(m,35H),6.92(t,2H),6.74(d,1H),2.67−2.55(m,8H),1.68−1.57(m,8H),1.41−1.33(m,8H).
この化合物(D−1)を15mg秤量し、そこにシクロヘキシルベンゼンを985mg加え、100℃にて加熱溶解することにより、1.5重量%濃度の組成物を調製した。この組成物を室温にて保存したところ2か月以上固体の析出は観察されなかった。
[合成例2:比較化合物(D−2)の合成]
<中間体7の合成>
Figure 0006286872
2−クロロ−4−ヨードピリジン(10.0g)、3−メチルフェニルボロン酸(5.68g)、トルエン/エタノール混合溶液(2:1、158mL)、リン酸三カリウム水溶液(2.0M、180mL)を順に加えた後、40℃にて撹拌しながら窒素バブリングを50分間行った。そこに、Pd(PPh(1.45g)を加えた後、加熱還流させながら、3時間、撹拌を行った。室温に戻した後、酢酸エチルと水を加え分液し、有機相を水と飽和食塩水で洗浄し、MgSOにて乾燥し、減圧下溶媒留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに処し、中間体7(7.1g)を得た。なお、2−クロロ−4−ヨードピリジン、3−メチルフェニルボロン酸は、東京化成工業株式会社より購入した。
<中間体8の合成>
Figure 0006286872
3−ブロモ−6−フルオロ−1−ヨードベンゼン(16.1g)、4−オクチルフェニルボロン酸(14.4g)、トルエン/エタノール混合溶液(2:1、450mL)、リン酸三カリウム水溶液(2.0M、160mL)を順に加えた後、60℃にて撹拌しながら窒素バブリングを20分間行った。そこに、Pd(PPh(1.0g)を加えた後、加熱還流させながら、3時間、撹拌を行った。室温に戻した後、トルエンと水を加え分液し、有機相を水と飽和食塩水で洗浄し、MgSOにて乾燥し、減圧下溶媒留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに処し、中間体8(26.6g)を得た。なお、3−ブロモ−6−フルオロ−1−ヨードベンゼンは、東京化成工業株式会社より購入した。4−オクチルフェニルボロン酸は、US2010/0137611記載の方法にて合成した。
<中間体9の合成>
Figure 0006286872
中間体8(26g)、ビス(ピナコラトジボロン)(20g)の脱水ジメチルスルホキシド(250mL)溶液を60℃にて窒素バブリングを行った後、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリドジクロロメタン付加物(PdCl(dppf)CHCl)(290mg)、酢酸カリウム(17.5g)を順に加え、100℃にて2時間攪拌した。室温に戻した後、トルエンにて抽出を行い、有機相を蒸留水、飽和食塩水にて洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下で溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに処し、中間体9(21g)を得た。
<中間体10の合成>
Figure 0006286872
中間体7(5.2g)、中間体9(10g)、窒素バブリングを行ったトルエン/エタノール混合溶液(3:1、80mL)、窒素バブリングを行ったリン酸三カリウム水溶液(2.0M、38mL)、Pd(PPh(1.1g)を順に加えた後、加熱還流させながら、2.5時間、撹拌を行った。室温に戻した後、トルエンと水を加え分液し、有機相を水洗し、MgSOにて乾燥し、減圧下溶媒留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに処し、中間体10(10.3g)を得た。
<比較化合物(D−2)の合成>
Figure 0006286872
中間体10(10g)、Ir(acac)(2.4g)、グリセリン(138g)を順に加え、150℃にて窒素バブリングを30分間行った。バス温を180℃〜240℃に調整しながら6.5時間加熱撹拌した。室温まで放冷した後、メタノール、水、塩化メチレンを加え、分液を行い、有機相を水洗し、MgSOにて乾燥し、減圧下溶媒留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに処し、粗精製物(7.1g)を得た。この粗精製物に2−エトキシエタノール/グリセリン混合溶液(2:1、450mL)を加え、80℃にて窒素バブリングを25分間行った。その後、220℃にて加熱しながら、2.5時間加熱撹拌した。室温まで放冷した後、水、ジクロロメタンを加え、分液を行った。有機相を水洗し、MgSOにて乾燥し、減圧下溶媒留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに処し、比較用イリジウム錯体化合物である化合物(D−2)(0.9g)を得た。
[実施例1]
以下の方法で、図1に示す有機電界発光素子を作製した。
ガラス基板1の上に、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2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2として機能する。
次いで、正孔注入層3を以下のように湿式成膜法によって形成した。正孔注入層3の材料として、下記式で示される芳香族アミノ基を有する高分子化合物(PB−1)と、下記式で示される芳香族アミノ基を有する高分子化合物(PB−2)と、下記式で示される電子受容性化合物(A−1)とを用い、溶媒として安息香酸エチルを用いて下記組成の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用いて、下記の条件でスピンコートし、膜厚40nmの均一な薄膜を作成した。
Figure 0006286872
<正孔注入層形成用組成物>
溶媒:安息香酸エチル
PB−1濃度:0.875重量%
PB−2濃度:2.625重量%
A−1濃度: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
続いて、正孔輸送層4を以下のように湿式製膜法によって形成した。正孔輸送層4の材料として、電荷輸送性化合物として下記式に示す芳香族アミノ基を有する高分子化合物(PB−3)を用い、溶媒としてフェニルシクロヘキサンを用いて下記組成の正孔輸送層形成用組成物を調製し、この正孔輸送層形成用組成物を用いて下記の条件でスピンコートし、膜厚10nmの薄膜を作成した。
Figure 0006286872
<正孔輸送層形成用組成物>
溶媒:フェニルシクロヘキサン
PB−3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
乾燥条件:230℃,1時間
次に、発光層5を形成するにあたり、電荷輸送性化合物として、下記式で示される化合物(H−1)及び化合物(H−2)を用い、発光材料として、合成例1で合成した本発明のイリジウム錯体化合物(D−1)を用いて、下記組成のイリジウム錯体化合物含有組成物(発光層形成用組成物)を調製し、以下に示す条件で正孔輸送層4上にスピンコートして膜厚50nmで発光層5を得た。なお、化合物(H−1)ならびに(H−2)は、それぞれ、WO2012/096263号公報、特開2010−206191号公報にて記載の方法にて合成した。
Figure 0006286872
<発光層形成用組成物>
溶媒:フェニルシクロヘキサン
H−1濃度:1.0重量%
H−2濃度:3.0重量%
D−1濃度:0.4重量%
<成膜条件>
乾燥条件:120℃,20分(乾燥窒素下)
ここで、発光層5までを成膜した基板を、真空蒸着装置内に移し、装置内の真空度が2.0×10−4Pa以下になるまで排気した後、下記に示す構造を有する有機化合物(BAlq)を真空蒸着法にて発光層5の上に積層させ、膜厚10nmの正孔阻止層6を得た。
引き続き、下記に示す構造を有する有機化合物(Alq)を真空蒸着法にて正孔阻止層6の上に積層させ、膜厚20nmの電子輸送層7を形成した。
Figure 0006286872
ここで、電子輸送層7までの蒸着を行った素子を一度取り出し、別の蒸着装置に設置し、陰極蒸着用のマスクとして2mm幅のストライプ状シャドーマスクを、陽極2のITOストライプとは直交するように素子に密着させて、装置内の真空度が2.3×10−4Pa以下になるまで排気を行った。
電子注入層8として、先ずフッ化リチウム(LiF)を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。
引き続き、素子が保管中に大気中の水分等で劣化することを防ぐため、以下に記載の方法で封止処理を行った。
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。
以上の様にして、2mm×2mmのサイズの発光面積部分を有する有機電界発光素子が得られた。この素子は電圧を印加することにより黄緑色に発光し、表1に示すような特性を示した。
[比較例1、2]
実施例1において、イリジウム錯体化合物(D−1)を表1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1と同様に有機電界発光素子を作成した。これらの素子は電圧を印加することにより黄緑色又は緑色に発光し、表1に示す特性を示した。なお、イリジウム錯体化合物(D−2)は合成例2で合成したものであり、イリジウム錯体化合物(D−3)は下記式で示されるものであって、特開2010−202644号公報記載の方法で合成した。
Figure 0006286872
Figure 0006286872
表1から明らかなように、本発明のイリジウム錯体化合物を用いて湿式成膜法にて作成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。
1 基板
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

Claims (9)

  1. 下記式(1)で表されるイリジウム錯体化合物。
    Figure 0006286872
    [式(1)において、Irはイリジウム原子を表す。mは1または2の整数である。環Aは、ピリジン環を表す。
    環A上の水素原子は、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、および炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。これらの置換基は、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、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、および炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。
    〜Rは、それぞれ同一または異なり、水素原子、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。ただし、R 及び/又はR は炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基である。
    およびR12は、それぞれ同一または異なり、水素原子、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。
    10 は、フッ素原子を表す。
    11、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す
    〜R 及びR 11 〜R 12 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、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、(ヘテロ)アリール基の炭素数が3〜20である(ヘテロ)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4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、および炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基よりなる群から選ばれる1種以上の置換基で置換されていてもよい。
    ただし、式(1)において左側に示されるm個の配位子と、右側に示される(3−m)個の配位子とは異なるものである。]
  2. が置換基を有していてもよいフェニル基である、請求項1に記載のイリジウム錯体化合物。
  3. 下記式(2)で表される部分構造を少なくとも1つ含む、請求項1または2に記載のイリジウム錯体化合物。
    Figure 0006286872
    [式(2)において、Arは炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表し、Xは、炭素数4〜20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、または下記式(2−1)で表される置換基のいずれかを表す。]
    Figure 0006286872
    [式(2−1)において、Yは、水素原子の置換基を表し、複数存在する場合はそれぞれ独立に、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、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、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基のいずれかを表す。Zは、水素原子の置換基を表し、複数存在する場合はそれぞれ独立に、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、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基のいずれかを表す。pは0〜4の整数、qは2〜6の整数、rは0〜5の整数を表す。]
  4. が、置換基として炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基を有するフェニル基であり、
    11 が、無置換のフェニル基であり、
    環Aが、無置換のピリジン環である、請求項1に記載のイリジウム錯体化合物。
  5. 請求項1〜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。
  6. 陽極、陰極、及びこれらの間に少なくとも1層の有機層を有する有機電界発光素子であって、該有機層のうち少なくとも1層が、請求項1〜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。
  7. イリジウム錯体化合物を含む有機層が、請求項に記載の組成物を用いて形成された層である、請求項に記載の有機電界発光素子。
  8. 請求項またはに記載の有機電界発光素子を用いた表示装置。
  9. 請求項またはに記載の有機電界発光素子を用いた照明装置。
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