JP7311265B2 - 化合物、組成物、液状組成物および有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Description
下記一般式(1)で表される化合物:
Xは、O、S、またはSeを表し、
Ar1は、置換もしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
Rは、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、フルオロ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
a1、a2およびa5は、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
a3およびa4は、それぞれ独立して、0、1、2または3を表し、
a6は、0、1、2、3、4または5を表す。
本発明の一形態は、下記一般式(1)で表される化合物に関する。
Xは、O、S、またはSeを表し、
Ar1は、置換もしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
Rは、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、フルオロ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
a1、a2およびa5は、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
a3およびa4は、それぞれ独立して、0、1、2または3を表し、
a6は、0、1、2、3、4または5を表す。
X、Ar1、R、a1、a2、a3、a4およびa5は、それぞれ前記一般式(1)と同様であり、
Ar2は、水素原子、重水素原子、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
a6’は、0、1、2、3または4を表す。
X、R、a1、a2、a3、a4およびa5は、それぞれ前記一般式(1)と同様であり、
Ar2、a6’は、それぞれ前記一般式(2)と同様であり、
R’は、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、フルオロ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
L1およびL2は、それぞれ独立して、単結合、置換されたもしくは無置換のフェニレン基、置換されたもしくは無置換のナフチレン基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している二価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
Eは、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
a7は、0、1、2、3または4を表し、
nは、1以上の整数を表す。
Xは、OまたはSを表し、
Ar2が、無置換のフェニル基、無置換のナフチル基、または無置換の2個以上のベンゼン環、無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは無置換の1個以上のベンゼン環および無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
a1、a2、a3、a4、a5、a6’およびa7は、全て0を表し、
L1およびL2は、それぞれ独立して、単結合、無置換のフェニレン基、無置換のナフチレン基、または無置換の2個以上のベンゼン環、無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは無置換の1個以上のベンゼン環および無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している二価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
Eは、無置換のフェニル基または無置換のナフチル基を表し、
nは、1を表すことが好ましい。
本発明の他の一形態は、上記一般式(1)で表される化合物に加え、他の化合物をさらに含む、組成物に関する。
本発明の一形態に係る組成物は、発光材料をさらに含むことが好ましい。
X1~X13は、それぞれ独立して、炭素または窒素であり;
Xは、BR’、NR’、PR’、O、S、Se、C=O、S=O、SO2、CR’R’’、SiR’R’’およびGeR’R’’からなる群から選択され;
R’およびR’’は、縮合または結合して環を形成してもよく;
Ra、Rb、RcおよびRdは、1から可能な最大置換数まで存在してもよく、または存在しなくてもよく;
R’、R’’、Ra、Rb、RcおよびRdは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基、アリールアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、シリル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、ヘテロアルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ナイトライト基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルフォニル基、ホスフィノ基およびそれらの組み合わせからなる群から選択され;
Ra、Rb、RcおよびRdの2つの隣接する置換基は、縮合または結合して環を形成してもよく、または多座配位子を形成してもよい。
本発明の一形態に係る組成物は、カルバゾール誘導体をさらに含むことが好ましい。すなわち、上記一般式(1)で表される化合物と、カルバゾール誘導体とを含む、組成物であることが好ましい。
R221、R222は、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環基、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、または置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)を表し、
bは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
cは、0、1または2を表す。
R21は、それぞれ独立して、前記一般式(C1)と同様であり、
R223、R224は、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環基、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、または置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)を表し、
dは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
eは、0、1、2または3を表す。
本発明の一形態に係る組成物は、アジン環誘導体をさらに含むことが好ましい。すなわち、上記一般式(1)で表される化合物と、アジン環誘導体とを含む、組成物であることが好ましい。
R31は、それぞれ独立して、前記一般式(A1)と同様であり、
R32、R32’、R33、R34は、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環基、置換されたもしくは無置換の一価の芳香族複素環基、または置換されたもしくは無置換の一価の芳香族炭化水素環-芳香族複素環集合基を表し、
fおよびgは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
hは、0、1、2、3、4または5を表し、
iは、0、1または2を表す。
本発明の一形態に係る組成物は、上記一般式(1)で表される化合物と、上記カルバゾール誘導体と上記アジン環誘導体の少なくとも一方とを含むことが好ましい。また、本発明の一形態に係る組成物は、上記一般式(1)で表される化合物と、上記カルバゾール誘導体と、上記アジン環誘導体とを含むことがより好ましい。
本発明のその他の形態は、上記一般式(1)で表される化合物、またはこれと他の化合物とを含む組成物と、溶剤とを含む、液状組成物に関する。液状組成物としては、上記好ましい組成物の例に挙げた組成物と、溶剤とを含むことが好ましい。
本発明のさらなる他の一形態は、上記一般式(1)で表される化合物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。より詳細には、当該形態は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置された、当該化合物またはこれと他の化合物とを含む組成物を含む有機層とを備える、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
以下の手順に従い、化合物1~3を合成した。
[溶解性評価]
上記得られた化合物1、2および11、ならびに下記比較例化合物C1(化合物C1)を各サンプル固体として準備した。
上記得られた化合物1、2および11、ならびに上記比較例化合物C1を各サンプル固体として準備した。
上記得られた化合物1、2および11、ならびに下記比較例化合物C1(化合物C1)を各サンプル固体として準備した。次いで、下記手順に従い、HOMOおよびLUMO値を測定した。
(1)溶剤である安息香酸メチル100質量部に対して、サンプル固体が4質量部となるようにサンプル溶液を調製した。
上記1.(2)で作製したITO基板上薄膜サンプルを用いて、大気中光電子分光装置AC-3(理研計器株式会社製)を用いてHOMO値を測定した。
上記1.(2)で作製した石英基板上の薄膜サンプルを用いて、分光光度計 U-3900(株式会社日立ハイテクサイエンス製)を用いて紫外可視吸収スペクトルの吸収端からエネルギーギャップ値(Eg)を測定し、以下の数式(3)からLUMO値を算出した。
上記得られた化合物1、2および11、ならびに下記比較例化合物C1(化合物C1)を各サンプル固体として準備した。また、後述する有機EL素子の製造に使用するアジン環誘導体Az1、燐光発光性白金族金属錯体D1、ならびにカルバゾール誘導体H1-1、H2-34およびH3-3を各サンプル固体として準備した。
[有機EL素子の作製]
(実施例1)
まず、第1電極(陽極)として、ストライプ(stripe)状の酸化インジウムスズ(ITO)が膜厚150nmにて成膜されたITO付きガラス基板を用意した。このガラス基板上に、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(poly(3,4-ethylene dioxythiophene)/poly(4-styrene sulfonate):PEDOT/PSS)(Sigma-Aldrich製)を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法にて塗布し、正孔注入層を形成した。
発光層用インクの組成として、溶剤の安息香酸メチル100質量部に対する固形分の総質量は同様として、固形分である化合物の種類および比率を下記表2のように変更した以外は実施例1と同様にして、各有機EL素子を作製した。
下記方法に従って、駆動電圧、電流効率および発光寿命(耐久性)を評価した。
(実施例4)
発光層用インクを、溶剤である安息香酸メチル100質量部に対して、固形分として、上記得られた化合物1が1.33質量部、上記H2-34が1.33質量部、上記Az1が1.33質量部、上記D1が0.4質量部となるように調製した以外は、有機EL素子の作製および評価1の実施例1と同様にして、有機EL素子の作製および評価を行った。この評価結果を下記表4に示す。
発光層用インクの組成として、溶剤の安息香酸メチル100質量部に対する固形分の総質量は同様として、固形分である化合物の種類および比率を下記表3のように変更した以外は実施例4と同様にして、有機EL素子の作製および評価を行った。これらの評価結果を下記表4に示す。
110 基板
120 第1電極
130 正孔注入層
140 正孔輸送層
150 発光層
160 電子輸送層
170 電子注入層
180 第2電極
Claims (13)
- 下記一般式(3)で表される化合物:
一般式(3)中、
Xは、O、S、またはSeを表し、
Ar 2 は、水素原子、重水素原子、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
Rは、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、フルオロ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
R’は、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、フルオロ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
L 1 およびL 2 は、それぞれ独立して、単結合、置換されたもしくは無置換のフェニレン基、置換されたもしくは無置換のナフチレン基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している二価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
Eは、置換されたもしくは無置換のフェニル基、置換されたもしくは無置換のナフチル基、または置換されたもしくは無置換の2個以上のベンゼン環、置換されたもしくは無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは置換されたもしくは無置換の1個以上のベンゼン環および置換されたもしくは無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
a1、a2およびa5は、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
a3およびa4は、それぞれ独立して、0、1、2または3を表し、
a6’は、0、1、2、3または4を表し、
a7は、0、1、2、3または4を表し、
nは、1以上の整数を表す。 - Ar2 と下記一般式で表される部分構造とは、それぞれ互いに異なる基である、請求項1に記載の化合物:
上記一般式中、R’、L 1 、L 2 、E、a7およびnは、それぞれ前記一般式(3)と同様である。 - 前記一般式(3)で表される化合物は、
Xは、OまたはSを表し、
Ar2が、無置換のフェニル基、無置換のナフチル基、または無置換の2個以上のベンゼン環、無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは無置換の1個以上のベンゼン環および無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している一価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
a1、a2、a3、a4、a5、a6’およびa7は、全て0を表し、
L1およびL2は、それぞれ独立して、単結合、無置換のフェニレン基、無置換のナフチレン基、または無置換の2個以上のベンゼン環、無置換の2個以上のナフタレン環、もしくは無置換の1個以上のベンゼン環および無置換の1個以上のナフタレン環が単結合で直接結合している二価の芳香族炭化水素環集合基(ただし、該ベンゼン環および該ナフタレン環にさらに環が縮合することはない)を表し、
Eは、無置換のフェニル基または無置換のナフチル基を表し、
nは、1を表す、請求項1または2に記載の化合物。 - 下記化合物1、2または11である、請求項3に記載の化合物。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の化合物と、カルバゾール誘導体およびアジン環誘導体の少なくとも一方とを含む、組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の化合物と、カルバゾール誘導体と、アジン環誘導体とを含む、請求項5に記載の組成物。
- 前記カルバゾール誘導体が、下記式(C4)で表される化合物である、請求項5または6に記載の組成物:
上記一般式(C4)において、
R21は、それぞれ独立して、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環から構成される芳香族炭化水素環由来の一価の基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される芳香族複素環由来の一価の基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)、または置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環および置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される一価の環集合基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)を表し、
R223、R224は、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環から構成される芳香族炭化水素環由来の一価の基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される芳香族複素環由来の一価の基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)、または置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環および置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される一価の環集合基(ただし、アジン環構造を有するものを除く)を表し、
dは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
eは、0、1、2または3を表す。 - 前記アジン環誘導体が、下記式(A3)で表される化合物である、請求項5~7のいずれか1項に記載の組成物:
上記一般式(A3)において、Tは、下記一般式で表される環構造を有する縮合環結合であり、
Z1、Z3、Z5は、それぞれ独立して、CHまたはNであり、ただし、Z1、Z3およびZ5の少なくとも1個はNであり、
R31は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、または有機基を表し、
R32、R32’、R33、R34は、それぞれ独立して、重水素原子、シアノ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、置換されたもしくは無置換のアリールアミノ基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環から構成される芳香族炭化水素環由来の一価の基、置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される芳香族複素環由来の一価の基、または置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族炭化水素環および置換されたもしくは無置換の1個以上の芳香族複素環から構成される一価の環集合基を表し、
fおよびgは、それぞれ独立して、0、1、2、3または4を表し、
hは、0、1、2、3、4または5を表し、
iは、0、1または2を表す。 - 燐光発光性白金族金属錯体をさらに含む、請求項5~8のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記燐光発光性白金族金属錯体が、下記化合物D1である、請求項9に記載の組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の化合物、または請求項5~10のいずれか1項の組成物と、大気圧における沸点が100℃以上350℃以下である溶剤と、を含む、液状組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の化合物、または請求項5~10のいずれか1項の組成物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 一対の電極と、前記一対の電極の間に配置された有機層と、を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層は、請求項1~4のいずれか1項に記載の化合物、または請求項5~10のいずれか1項に記載の組成物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
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