JP7477950B2 - Fused ring compound, organic electroluminescence element, display device, and lighting device - Google Patents

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Description

本発明は、縮合環化合物、有機エレクトロルミネッセンス(以下、エレクトロルミネッセンス(電界発光)を「EL」と記す場合がある。)素子、表示装置、及び照明装置に関する。 The present invention relates to fused ring compounds, organic electroluminescence (hereinafter, electroluminescence (field emission) may be abbreviated as "EL") elements, display devices, and lighting devices.

ヘテロアセン化合物等の縮合環化合物は、その電子的特性から機能性電子素子素材として注目されている。該縮合環化合物は、例えば、トランジスタのチャネル層として期待されており、近年は高い電界効果移動度を示す材料も報告されている(例えば、非特許文献1参照)。 Due to their electronic properties, fused ring compounds such as heteroacene compounds have attracted attention as functional electronic device materials. For example, these fused ring compounds are expected to be used as channel layers in transistors, and in recent years, materials that exhibit high field-effect mobility have been reported (see, for example, Non-Patent Document 1).

上記の縮合環化合物は、塗布成膜可能な材料であり、トランジスタのチャネル部には幅広く用いられているものの、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子の用途には、ほとんど利用されていない。 The above-mentioned fused ring compounds are materials that can be applied to form films, and are widely used in the channel portion of transistors, but are rarely used in organic electroluminescence (EL) devices.

上述の有機EL素子は、陰極と陽極との間に、発光層を含む複数の層が積層された構造を有する(例えば、特許文献1、非特許文献2~12参照)。有機EL素子は、陰極と陽極との間に、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等の複数の層が積層された構造を有しており、基板上に設置された陽極上にこのような積層構造が形成された、いわゆる順構造の有機EL素子と、基板上に設置された陰極上にこのような積層構造が形成された、いわゆる逆構造の有機EL素子とに分けられる。逆構造の有機EL素子の一部においては、有機EL素子を構成する層の一部が無機物からなる有機無機ハイブリッド型のもの(Hybrid Organic Inorganic LED:HOILED)が報告されている。このハイブリッド型素子の特徴は、電子注入層として無機の酸化物を用いており、アルカリ金属を用いず電子注入が可能であり、通常の有機EL素子に比べ酸素・水分耐性が高いという優位性がある。 The above-mentioned organic EL element has a structure in which multiple layers including a light-emitting layer are laminated between a cathode and an anode (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Documents 2 to 12). The organic EL element has a structure in which multiple layers such as an electron transport layer, a light-emitting layer, and a hole transport layer are laminated between a cathode and an anode, and is divided into so-called normal structure organic EL elements in which such a laminated structure is formed on an anode placed on a substrate, and so-called inverted structure organic EL elements in which such a laminated structure is formed on a cathode placed on a substrate. As for some of the organic EL elements with an inverted structure, an organic-inorganic hybrid type (Hybrid Organic Inorganic LED: HOILED) in which some of the layers constituting the organic EL element are made of inorganic substances has been reported. The characteristic of this hybrid type element is that it uses an inorganic oxide as an electron injection layer, which allows electron injection without using an alkali metal, and has the advantage of being highly resistant to oxygen and moisture compared to ordinary organic EL elements.

前記逆構造の有機EL素子では、基板上に発光層を形成する前に、電子注入層を形成できる。したがって、例えば、スパッタ法を用いて無機酸化物等の電子注入層を形成しても発光層が損傷を受けることがなく、逆構造の有機EL素子は、前記ハイブリッド型の素子作製に好ましい。 In the organic EL element with the inverted structure, the electron injection layer can be formed before the light-emitting layer is formed on the substrate. Therefore, for example, even if an electron injection layer of an inorganic oxide or the like is formed using a sputtering method, the light-emitting layer is not damaged, and the organic EL element with the inverted structure is preferable for producing the hybrid type element.

この逆構造の有機EL素子の無機の酸化物層は、電子注入層として用いられるが(例えば、非特許文献3参照)、無機の酸化物層は、有機層への電子注入性が不十分である。そのため、無機の酸化物層の上に、さらに電子注入層を成膜することにより、有機EL素子の電子注入性を改善する技術が知られている。例えば、下記非特許文献12には、特定の電子輸送性化合物を塗布で成膜することで、良好な電子注入特性が得られることが報告されている。 The inorganic oxide layer of this inverted organic EL element is used as an electron injection layer (see, for example, Non-Patent Document 3), but the inorganic oxide layer does not inject electrons into the organic layer sufficiently. Therefore, a technique is known for improving the electron injection properties of an organic EL element by forming an electron injection layer on top of the inorganic oxide layer. For example, Non-Patent Document 12 below reports that good electron injection properties can be obtained by forming a film by coating a specific electron transport compound.

特許第5124785号公報Patent No. 5124785

ヒロアキ イイノ(Hiroaki Iino)、外2名、ネーチャー コミュニケーションズ(NATURE COMMUNICATIONS)、6:6828、DOI:10.1038/ncomms7828Hiroaki Iino and two others, Nature Communications, 6:6828, DOI:10.1038/ncomms7828 タエ ジン パク(Tae Jin Park)、外7名、「アプライド フィジクス レターズ(Applied Physics Letters)」、第92巻、2008年、p113308Tae Jin Park and 7 others, "Applied Physics Letters", Vol. 92, 2008, p. 113308 ウ シク ジェオン(Woo Sik Jeon)、外6名、「アプライド フィジクス レターズ(Applied Physics Letters)」、第92巻、2008年、p113311Woo Sik Jeon and six others, "Applied Physics Letters", Vol. 92, 2008, p. 113311 ヘンク J.ボリンク(Henk J.Bolink)、外3名、「アドバンスト マテリアルズ(Advanced Materials)」、2010年、第22巻、p2198-2201Henk J. Bolink and 3 others, "Advanced Materials", 2010, Vol. 22, pp. 2198-2201 ヘンク J.ボリンク(Henk J.Bolink)、外2名、「ケミストリー オブ マテリアルズ(Chemistry of Materials)」、2009年、第21巻、p439-441Henk J. Bolink and two others, Chemistry of Materials, 2009, Vol. 21, pp. 439-441 ヒョサン チョイ(Hyosung Choi)、外8名、「アドバンスト マテリアルズ(Advanced Materials)」、第23巻、2011年、p2759Hyosung Choi and 8 others, Advanced Materials, Vol. 23, 2011, p. 2759 ウィンファ チョウ(Yinhua Zho)、外21名、「サイエンス(Science)」、第336巻、2012年、p327Yinhua Zho and 21 others, Science, Vol. 336, 2012, p. 327 ヨンフーン キム(Young-Hoon Kim)、外5名、「アドバンスト ファンクショナル マテリアルズ(Advanced Functional Materials)」、2014年、DOI:10.1002/adfm.201304163Young-Hoon Kim and 5 others, "Advanced Functional Materials", 2014, DOI: 10.1002/adfm.201304163 ステファン フォーフル、外4名、「アドバンスト マテリアルズ(Advanced Materials)」、2014年、DOI:10.1002/adma.201304666Stephen Forfl and 4 others, Advanced Materials, 2014, DOI: 10.1002/adma.201304666 ステファン フォーフル、外5名、「アドバンスト マテリアルズ(Advanced Materials)」、第26巻、2014年、DOI:10.1002/adma.201400332Stephen Förfl and 5 others, Advanced Materials, Vol. 26, 2014, DOI: 10.1002/adma.201400332 ペン ウェイ、外3名、「ジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサイエティ(Journal of American Chemical Society)」、第132巻、2010年、p8852Peng Wei and 3 others, Journal of American Chemical Society, Vol. 132, 2010, p. 8852 深川 弘彦、外8名、「アドバンスト マテリアルズ(Advanced Materials)」、DOI:10.1002/adma.201706768Hirohiko Fukagawa and 8 others, "Advanced Materials", DOI: 10.1002/adma.201706768

上記非特許文献12には、特定の電子輸送性化合物を塗布で成膜することで、良好な電子注入特性が得られることが報告されているものの、塗布成膜可能な材料は限定的である。また、先述のヘテロアセン化合物等の縮合環化合物は、既に塗布成膜に適していることが報告されているものの、縮合環化合物の多くは、電子輸送性の置換基を有しておらず、逆構造有機EL素子の電子注入層へ応用することは困難である。そのため、縮合環化合物からの電子注入を可能にするためには、縮合環化合物の基本的な設計を見直す必要がある。 The above-mentioned non-patent document 12 reports that good electron injection properties can be obtained by forming a film by coating a specific electron transport compound, but the materials that can be formed into a film by coating are limited. In addition, although it has been reported that fused ring compounds such as the above-mentioned heteroacene compounds are already suitable for film formation by coating, many fused ring compounds do not have electron transporting substituents, making it difficult to apply them to the electron injection layer of an inverted structure organic EL element. Therefore, in order to enable electron injection from fused ring compounds, it is necessary to reconsider the basic design of fused ring compounds.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、塗布成膜可能でかつ電子注入性に優れた縮合環化合物を提供することを課題とする。
また、本発明は、かかる縮合環化合物を用いた、駆動電圧が低く、発光効率に優れた有機EL素子を提供することを更なる課題とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fused ring compound which can be formed into a film by coating and has excellent electron injection properties.
Another object of the present invention is to provide an organic EL device using such a fused ring compound, which has a low driving voltage and excellent luminous efficiency.

本発明者らは、塗布成膜可能でかつ電子注入性に優れた縮合環化合物について種々検討したところ、縮合環化合物と、トリアジン環にフェニル基が結合した化合物とを、該フェニル基のオルト位を介して繋げることにより、上記課題をみごとに解決できることに想到し、本発明に到達したものである。
上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
The present inventors conducted extensive research into fused ring compounds that can be coated to form a film and have excellent electron injection properties, and discovered that the above-mentioned problems can be solved by connecting a fused ring compound to a compound in which a phenyl group is bonded to a triazine ring via the ortho position of the phenyl group, thereby completing the present invention.
The gist of the present invention to solve the above problems is as follows.

本発明の縮合環化合物は、下記式(1):

Figure 0007477950000001
[式(1)中のRの少なくとも1つは、下記式(2):
Figure 0007477950000002
中のXと結合しており、
式(1)中の環A及び環A’は、隣接環と任意の位置で縮合する、下記式(1a-1)、式(1a-2)、式(1a-3):
Figure 0007477950000003
のいずれかで表される環構造を表し、
式(1)中のRであって、式(2)中のXと結合していないR、並びに、式(1a-1)及び式(2)中のRは、独立に水素、又は炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のアルキルチオ基、炭素数1~10のアルキルアミノ基、炭素数2~10のアシル基、炭素数7~20のアラルキル基、置換若しくは未置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族6員複素環基からなる群から選択される1価の置換基であり、隣接する置換基が一体となって環を形成してもよく、
式(1)中のnは、1以上4以下の整数を示す。]で表されることを特徴とする。
かかる本発明の縮合環化合物は、塗布成膜可能であり、電子注入性に優れる。 The fused ring compound of the present invention is represented by the following formula (1):
Figure 0007477950000001
[At least one of R in formula (1) is represented by the following formula (2):
Figure 0007477950000002
It is bonded to X in the
The ring A and the ring A′ in the formula (1) are fused to the adjacent ring at any position, and are represented by the following formulae (1a-1), (1a-2), and (1a-3):
Figure 0007477950000003
[0036]
R in formula (1) that is not bonded to X in formula (2), and R in formulas (1a-1) and (2) are independently hydrogen or a monovalent substituent selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aromatic 6-membered heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms, and adjacent substituents may be joined together to form a ring,
In the formula (1), n represents an integer of 1 or more and 4 or less.
Such a fused ring compound of the present invention can be formed into a film by coating, and has excellent electron injection properties.

また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板上に、陰極と発光層と陽極とがこの順に設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記陰極と前記発光層との間に、上記の縮合環化合物からなる層を有することを特徴とする。
かかる本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記縮合環化合物からなる層の塗布成膜可能であり、駆動電圧が低く、発光効率に優れる。
The organic electroluminescent element of the present invention is an organic electroluminescent element including a cathode, a light-emitting layer, and an anode provided in this order on a substrate,
The present invention is characterized in that a layer made of the above-mentioned fused ring compound is provided between the cathode and the light-emitting layer.
In the organic electroluminescence device of the present invention, a layer made of the fused ring compound can be formed by coating, and the driving voltage is low and the luminous efficiency is excellent.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の好適例においては、前記縮合環化合物からなる層が、還元剤を含む。この場合、陰極から発光層への電子の供給が充分に行われるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧が更に低くなり、発光効率が更に向上する。 In a preferred embodiment of the organic electroluminescent element of the present invention, the layer made of the fused ring compound contains a reducing agent. In this case, electrons are sufficiently supplied from the cathode to the light-emitting layer, so that the driving voltage of the organic electroluminescent element is further reduced and the light-emitting efficiency is further improved.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の他の好適例においては、前記縮合環化合物からなる層が、酸解離定数pKaが1以上である塩基性の化合物を含む。この場合、縮合環化合物からなる層の電子注入性が向上するため、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧が更に低くなり、発光効率が更に向上する。 In another preferred embodiment of the organic electroluminescent element of the present invention, the layer made of the fused ring compound contains a basic compound having an acid dissociation constant pKa of 1 or more. In this case, the electron injection property of the layer made of the fused ring compound is improved, so that the driving voltage of the organic electroluminescent element is further reduced and the light-emitting efficiency is further improved.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記陰極と前記発光層との間に、金属酸化物からなる電子注入層を有することが好ましい。この場合、有機エレクトロルミネッセンス素子の保存安定性が向上し、駆動安定性が向上する。 The organic electroluminescent element of the present invention preferably has an electron injection layer made of a metal oxide between the cathode and the light-emitting layer. In this case, the storage stability and driving stability of the organic electroluminescent element are improved.

また、本発明の表示装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。かかる本発明の表示装置は、駆動安定性に優れる。 The display device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above. Such a display device of the present invention has excellent driving stability.

また、本発明の照明装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。かかる本発明の照明装置は、駆動安定性に優れる。 The lighting device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above. Such a lighting device of the present invention has excellent driving stability.

本発明によれば、塗布成膜可能であり、電子注入性に優れた、縮合環化合物を提供することができる。
また、本発明によれば、基板上に陰極を有する、いわゆる逆構造の有機EL素子であって、駆動電圧が低く、発光効率に優れた有機EL素子を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a fused ring compound which can be formed into a film by coating and has excellent electron injection properties.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an organic EL element having a so-called inverted structure, which has a cathode on a substrate, and which has a low driving voltage and excellent luminous efficiency.

本発明の有機EL素子の構造の一例を示した概略図である。1 is a schematic diagram showing an example of the structure of an organic EL element of the present invention. 式(15)で表わされる縮合環化合物のNMRスペクトルである。1 is an NMR spectrum of a fused ring compound represented by formula (15). 実施例1及び比較例1で製造した、各種有機EL素子の(a)輝度-電圧特性、(b)外部量子効率-電流密度特性を測定した結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of measuring (a) the luminance-voltage characteristics and (b) the external quantum efficiency-current density characteristics of various organic EL elements produced in Example 1 and Comparative Example 1.

以下に、本発明の縮合環化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、及び照明装置を、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
The fused ring compound, organic electroluminescence device, display device, and lighting device of the present invention will be illustrated in detail below with reference to their embodiments.
In addition, a combination of two or more of the individual preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.

<縮合環化合物>
本発明の縮合環化合物は、上記式(1)で表されることを特徴とする。
前記式(1)で表わされる縮合環化合物は、トリアジン構造に結合したフェニル基のオルト位(X)に縮合環部分が結合しており、該縮合環部分が溶剤への溶解性を向上させるため、塗布による成膜が可能である。
また、前記式(1)で表わされる縮合環化合物は、前記式(2)中のトリアジン構造が電子輸送性を有するため、電子注入性に優れる。
従って、本発明の縮合環化合物は、塗布成膜可能であり、電子注入性に優れる。
<Fused Ring Compound>
The fused ring compound of the present invention is characterized by being represented by the above formula (1).
The fused ring compound represented by the formula (1) has a fused ring moiety bonded to the ortho-position (X) of a phenyl group bonded to a triazine structure, and the fused ring moiety improves solubility in a solvent, so that the compound can be formed into a film by coating.
In addition, the fused ring compound represented by the formula (1) has excellent electron injection properties since the triazine structure in the formula (2) has electron transport properties.
Therefore, the fused ring compound of the present invention can be formed into a film by coating, and has excellent electron injection properties.

本発明の縮合環化合物は、下記式(1):

Figure 0007477950000004
で表されることを特徴とする。
上記式(1)中のnは、1以上4以下の整数を示す。ここで、nは1であることが好ましい。 The fused ring compound of the present invention is represented by the following formula (1):
Figure 0007477950000004
The present invention is characterized in that it is represented by the following formula:
In the above formula (1), n represents an integer of 1 to 4. Here, n is preferably 1.

上記式(1)中のRの少なくとも1つは、下記式(2):

Figure 0007477950000005
中のXと結合しており、式(1)中のRの1つが式(2)中のXと結合していることが好ましい。式(2)中のXと結合するRは、式(1)中のいずれのRでもよく、換言すれば、式(1)中のRで示される任意の位置に、式(2)で表される部位がXで結合している。
なお、上記式(1)中のRであって、式(2)中のXと結合していないRは、独立に水素、又は炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のアルキルチオ基、炭素数1~10のアルキルアミノ基、炭素数2~10のアシル基、炭素数7~20のアラルキル基、置換若しくは未置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族6員複素環基からなる群から選択される1価の置換基であり、隣接する置換基が一体となって環を形成してもよい。 At least one of R in the above formula (1) is represented by the following formula (2):
Figure 0007477950000005
and it is preferable that one of R in formula (1) is bonded to X in formula (2). R bonded to X in formula (2) may be any R in formula (1), in other words, the moiety represented by formula (2) is bonded via X to any position represented by R in formula (1).
In addition, R in the above formula (1) that is not bonded to X in formula (2) is independently hydrogen or a monovalent substituent selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aromatic 6-membered heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms, and adjacent substituents may be joined together to form a ring.

上記式(2)中のXは、トリアジン構造に結合したフェニル基のオルト位に位置し、上記式(1)中のRと任意の位置で結合している。
また、式(2)において、トリアジン環に結合している2つのRは、独立に水素、又は炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のアルキルチオ基、炭素数1~10のアルキルアミノ基、炭素数2~10のアシル基、炭素数7~20のアラルキル基、置換若しくは未置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族6員複素環基からなる群から選択される1価の置換基であり、隣接する置換基が一体となって環を形成してもよい。
X in the above formula (2) is located at the ortho position of the phenyl group bonded to the triazine structure, and is bonded to R in the above formula (1) at any position.
In addition, in formula (2), the two Rs bonded to the triazine ring are independently hydrogen or a monovalent substituent selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aromatic 6-membered heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms, and adjacent substituents may be joined together to form a ring.

また、上記式(1)中の環A及び環A’は、隣接環と任意の位置で縮合する、下記式(1a-1)、式(1a-2)、式(1a-3):

Figure 0007477950000006
のいずれかで表される環構造を表す。
上記式(1a-1)中のRは、独立に水素、又は炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のアルキルチオ基、炭素数1~10のアルキルアミノ基、炭素数2~10のアシル基、炭素数7~20のアラルキル基、置換若しくは未置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族6員複素環基からなる群から選択される1価の置換基であり、隣接する置換基が一体となって環を形成してもよい。
ここで、式(1)中の環A及び環A’は、式(1a-3)で表される環構造を表すことが好ましい。この場合、縮合環化合物からなる層の電子輸送性が向上し、駆動電圧が更に低くなり、発光効率が更に向上する。 In addition, the ring A and the ring A′ in the above formula (1) are fused to the adjacent ring at any position, and are represented by the following formulae (1a-1), (1a-2), and (1a-3):
Figure 0007477950000006
The ring structure represented by any one of the following formulas:
R in the above formula (1a-1) is independently hydrogen or a monovalent substituent selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aromatic 6-membered heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms, and adjacent substituents may be joined together to form a ring.
Here, ring A and ring A' in formula (1) preferably represent a ring structure represented by formula (1a-3). In this case, the electron transport property of the layer made of the fused ring compound is improved, the driving voltage is further lowered, and the luminous efficiency is further improved.

上記式(1)中のRであって、式(2)中のXと結合していないR、並びに、上記式(1a-1)及び式(2)中のRは、独立に水素、又は炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のアルキルチオ基、炭素数1~10のアルキルアミノ基、炭素数2~10のアシル基、炭素数7~20のアラルキル基、置換若しくは未置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族6員複素環基からなる群から選択される1価の置換基であり、隣接する置換基が一体となって環を形成してもよい。
ここで、炭素数1~10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等が挙げられ、炭素数1~10のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等が挙げられ、炭素数1~10のアルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、ノニルチオ基等が挙げられ、炭素数1~10のアルキルアミノ基としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、ノニルアミノ基等が挙げられ、炭素数2~10のアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等が挙げられ、炭素数7~20のアラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基等が挙げられ、置換若しくは未置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、2,6-キシリル基、メシチル基、デュリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、トルイル基、アニシル基、フルオロフェニル基、ジフェニルアミノフェニル基、ジメチルアミノフェニル基、ジエチルアミノフェニル基、ピリジルフェニル基、フェナンスレニル基等が挙げられ、置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族6員複素環基としては、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基等が挙げられる。
R in the above formula (1) that is not bonded to X in formula (2), and R in the above formulas (1a-1) and (2) are independently hydrogen or a monovalent substituent selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aromatic 6-membered heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms, and adjacent substituents may be joined together to form a ring.
Here, examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, and a nonyl group. Examples of the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, a tert-butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, a heptyloxy group, and an octyloxy group. Examples of the alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms include a methylthio group, an ethylthio group, a propylthio group, a butylthio group, a pentylthio group, a hexylthio group, a heptylthio group, an octylthio group, and a nonylthio group. Examples of the alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms include a methylamino group, an ethylamino group, a propylamino group, a butylamino group, a pentylamino group, a hexylamino group, a heptylamino group, and an octylamino group. Examples of the acyl group having 2 to 10 carbon atoms include an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, etc.; examples of the aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms include a benzyl group, a phenethyl group, a phenylpropyl group, a naphthylmethyl group, etc.; examples of the substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms include a phenyl group, a 2,6-xylyl group, a mesityl group, a duryl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a pyrenyl group, a toluyl group, an anisyl group, a fluorophenyl group, a diphenylaminophenyl group, a dimethylaminophenyl group, a diethylaminophenyl group, a pyridylphenyl group, a phenanthrenyl group, etc.; and examples of the substituted or unsubstituted aromatic 6-membered heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms include a pyridyl group, a pyrazinyl group, a pyrimidinyl group, a pyridazinyl group, a triazinyl group, etc.

上記式(1)で表わされる縮合環化合物として、具体的には、以下の式(3-1)~(3-9)の化合物が挙げられる。

Figure 0007477950000007
Specific examples of the fused ring compound represented by the above formula (1) include the compounds of the following formulas (3-1) to (3-9).
Figure 0007477950000007

前記式(1)で表わされる縮合環化合物は、公知の方法で合成して得ることができる。式(1)で表わされる縮合環化合物の合成方法は、特に限定されるものではないが、その一例を以下に示す。 The fused ring compound represented by the formula (1) can be obtained by synthesis using a known method. The synthesis method for the fused ring compound represented by the formula (1) is not particularly limited, but an example is shown below.

まず、式(1)で表わされ、いずれのRも式(2)中のXと結合していない化合物(以下、「式(1)で表わされる化合物」と記す場合がある。)を準備し、該化合物の目的の位置(R)に、ピナコラートボリル基等のボリル基を導入して、有機ホウ素化合物を得る。ここで、ボリル基を導入する反応は、式(1)で表わされる化合物と、2-イソプロポキシ-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(iPrOBpin)等のピナコールエステルとを、n-ブチルチチウム(n-BuLi)等の有機リチウム化合物の存在下で、反応させることで実施できる。 First, a compound represented by formula (1) in which none of the Rs are bonded to X in formula (2) (hereinafter, sometimes referred to as "a compound represented by formula (1)") is prepared, and a boryl group such as a pinacolatoboryl group is introduced into the desired position (R) of the compound to obtain an organoboron compound. Here, the reaction to introduce the boryl group can be carried out by reacting the compound represented by formula (1) with a pinacol ester such as 2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane (iPrOBpin) in the presence of an organolithium compound such as n-butyllithium (n-BuLi).

一方、式(2)で表わされ、式(2)中のXがハロゲン元素である化合物(以下、「式(2)で表わされる化合物」と記す場合がある。)を準備する。ここで、ハロゲン元素としては、臭素が好ましく、式(2)で表わされる化合物としては、2-(4-ブロモフェニル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン等が挙げられる。 On the other hand, a compound represented by formula (2) in which X is a halogen element (hereinafter, sometimes referred to as "a compound represented by formula (2)") is prepared. Here, the halogen element is preferably bromine, and an example of a compound represented by formula (2) is 2-(4-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine.

次に、上記のようにして得た有機ホウ素化合物と、式(2)で表わされる化合物とを、Suzukiカップリングさせることで、式(1)で表わされる縮合環化合物を製造することができる。ここで、ボリル基を有する有機ホウ素化合物と、式(2)で表わされる化合物とのSuzukiカップリングは、例えば、ボリル基を有する有機ホウ素化合物と、式(2)で表わされる化合物とを、S-Phos{ジシクロヘキシル(2’,6’-ジメトキシ-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)ホスフィン}等の配位子と、酢酸パラジウム[Pd(OAc)]等のパラジウム触媒と、炭酸ナトリウム等の塩基の存在下で、反応させることで実施できる。 Next, the organoboron compound obtained as described above is subjected to Suzuki coupling with a compound represented by formula (2) to produce a fused ring compound represented by formula (1). Here, the Suzuki coupling of an organoboron compound having a boryl group with a compound represented by formula (2) can be carried out, for example, by reacting an organoboron compound having a boryl group with a compound represented by formula (2) in the presence of a ligand such as S-Phos {dicyclohexyl(2',6'-dimethoxy-[1,1'-biphenyl]-2-yl)phosphine}, a palladium catalyst such as palladium acetate [Pd(OAc) 2 ], and a base such as sodium carbonate.

<有機エレクトロルミネッセンス素子>
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板上に、陰極と発光層と陽極とがこの順に設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記陰極と前記発光層との間に、上記式(1)で表される縮合環化合物からなる層を有することを特徴とする。
<Organic electroluminescence element>
The organic electroluminescent device of the present invention is an organic electroluminescent device having a cathode, an emitting layer, and an anode provided in this order on a substrate, and is characterized in having a layer made of a fused ring compound represented by the above formula (1) between the cathode and the emitting layer.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、前記式(1)で表わされる縮合環化合物のトリアジン構造が電子輸送性を有するため、前記縮合環化合物からなる層は、電子注入性に優れる。そのため、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、駆動電圧が低く、発光効率に優れる。
また、前記式(1)で表わされる縮合環化合物は、溶解性に優れるため、前記式(1)で表わされる縮合環化合物からなる層を形成する場合、塗布による成膜が可能であるという利点もある。
In the organic electroluminescence device of the present invention, the triazine structure of the fused ring compound represented by the formula (1) has an electron transporting property, and therefore the layer made of the fused ring compound has an excellent electron injection property. Therefore, the organic electroluminescence device of the present invention has a low driving voltage and excellent luminous efficiency.
In addition, the fused ring compound represented by the formula (1) has excellent solubility, and therefore has the advantage that when a layer made of the fused ring compound represented by the formula (1) is formed, it can be formed into a film by coating.

次に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の一態様を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の有機EL素子の構造の一例を示した概略図である。 Next, one embodiment of the organic electroluminescence element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Figure 1 is a schematic diagram showing an example of the structure of the organic EL element of the present invention.

図1に示す有機EL素子1は、基板2上に、陰極3と、発光層6と、陽極9と、がこの順に設けられており、陰極3と発光層6の間に、電子注入・輸送層5を有する。
ここで、図1に示す有機EL素子においては、電子注入・輸送層5が、上述の縮合環化合物を含み、即ち、上述の縮合環化合物からなる層である。上述したように、陰極3と発光層6の間に、前記縮合環化合物からなる電子注入・輸送層5設けることで、逆構造の有機EL素子の駆動電圧を低減して、発光効率を向上させることができる。
The organic EL element 1 shown in FIG. 1 includes a cathode 3, a light-emitting layer 6, and an anode 9 provided in this order on a substrate 2, and an electron injection/transport layer 5 between the cathode 3 and the light-emitting layer 6.
1, the electron injection/transport layer 5 contains the above-mentioned fused ring compound, i.e., is a layer made of the above-mentioned fused ring compound. As described above, by providing the electron injection/transport layer 5 made of the above-mentioned fused ring compound between the cathode 3 and the light-emitting layer 6, the driving voltage of the organic EL element having an inverted structure can be reduced and the luminous efficiency can be improved.

前記有機EL素子1を構成する層には、陽極9、陰極3の他、発光層6、電子注入・輸送層5、正孔輸送層7、正孔注入層8等があり、これらの層が適宜選択されて積層され、有機EL素子1が構成される。
なお、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極9と、基板2上に形成された陰極3との間に複数の層が積層された構造を有するものである限り、積層される層の構成は特に制限されないが、陰極3、電子注入・輸送層5、発光層6、必要に応じて正孔輸送層7、正孔注入層8、陽極9の各層がこの順に隣接して積層された素子であることが好ましい。
The layers constituting the organic EL element 1 include an anode 9, a cathode 3, a light-emitting layer 6, an electron injection/transport layer 5, a hole transport layer 7, a hole injection layer 8, and the like, and these layers are appropriately selected and laminated to form the organic EL element 1.
In addition, the organic electroluminescence element of the present invention is not particularly limited in terms of the configuration of the laminated layers, so long as it has a structure in which a plurality of layers are laminated between the anode 9 and the cathode 3 formed on the substrate 2. However, it is preferable for the element to have the cathode 3, the electron injection/transport layer 5, the light-emitting layer 6, and, if necessary, the hole transport layer 7, the hole injection layer 8, and the anode 9 laminated adjacent to each other in this order.

前記基板2の材料としては、樹脂材料、ガラス材料等が挙げられる。基板2に用いられる樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。基板2の材料として、樹脂材料を用いた場合、柔軟性に優れた有機EL素子1が得られるため好ましい。一方、基板2に用いられるガラス材料としては、石英ガラス、ソーダガラス等が挙げられる。 Materials for the substrate 2 include resin materials, glass materials, etc. Resin materials for the substrate 2 include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene, cycloolefin polymer, polyamide, polyethersulfone, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyarylate, etc. It is preferable to use a resin material for the substrate 2 because it is possible to obtain an organic EL element 1 with excellent flexibility. On the other hand, glass materials for the substrate 2 include quartz glass, soda glass, etc.

前記有機EL素子1がボトムエミッション型のものである場合には、基板2の材料として、透明基板を用いる。一方、前記有機EL素子1がトップエミッション型のものである場合には、基板2の材料として、透明基板だけでなく、不透明基板を用いてもよい。不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料からなる基板、ステンレス鋼のような金属板の表面に酸化膜(絶縁膜)を形成した基板、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。 When the organic EL element 1 is a bottom-emission type, a transparent substrate is used as the material for the substrate 2. On the other hand, when the organic EL element 1 is a top-emission type, not only a transparent substrate but also an opaque substrate may be used as the material for the substrate 2. Examples of opaque substrates include a substrate made of a ceramic material such as alumina, a substrate in which an oxide film (insulating film) is formed on the surface of a metal plate such as stainless steel, and a substrate made of a resin material.

前記基板2の平均厚さは、基板2の材料等に応じて決定でき、0.1~30mmであることが好ましく、0.1~10mmであることがより好ましい。なお、基板2の平均厚さは、デジタルマルチメーター、ノギスにより測定できる。 The average thickness of the substrate 2 can be determined depending on the material of the substrate 2, and is preferably 0.1 to 30 mm, and more preferably 0.1 to 10 mm. The average thickness of the substrate 2 can be measured using a digital multimeter and a vernier caliper.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、陰極3及び陽極9としては、公知の導電性材料を適宜用いることができるが、光取り出しのために少なくともいずれか一方は透明であることが好ましい。公知の透明導電性材料の例としては、ITO(錫ドープ酸化インジウム)、ATO(アンチモンドープ酸化インジウム)、IZO(インジウムドープ酸化亜鉛)、AZO(アルミニウムドープ酸化亜鉛)、FTO(フッ素ドープ酸化インジウム)等が挙げられる。一方、不透明な導電性材料の例としては、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、錫、インジウム、銅、銀、金、白金やこれらの合金等が挙げられる。
陰極3としては、これらの中でも、ITO、IZO、FTOが好ましい。
陽極9としては、これらの中でも、Au、Ag、Alが好ましい。
In the organic electroluminescence element of the present invention, the cathode 3 and the anode 9 may be made of known conductive materials, but it is preferable that at least one of them is transparent in order to extract light. Examples of known transparent conductive materials include ITO (tin-doped indium oxide), ATO (antimony-doped indium oxide), IZO (indium-doped zinc oxide), AZO (aluminum-doped zinc oxide), and FTO (fluorine-doped indium oxide). On the other hand, examples of opaque conductive materials include calcium, magnesium, aluminum, tin, indium, copper, silver, gold, platinum, and alloys thereof.
Of these, ITO, IZO, and FTO are preferable for the cathode 3 .
Of these, Au, Ag and Al are preferable for the anode 9 .

上記のように、一般に陽極9に用いられる金属を陰極3及び陽極9に用いる事ができる事から、上部電極からの光の取り出しを想定する場合(トップエミッション構造の場合)も容易に実現でき、上記電極を種々選んでそれぞれの電極に用いる事ができる。例えば、下部電極としてAl、上部電極にITO等である。 As mentioned above, since the metals generally used for the anode 9 can be used for the cathode 3 and anode 9, it is easy to realize the case where light is extracted from the upper electrode (top emission structure), and various electrodes can be selected and used for each electrode. For example, Al can be used for the lower electrode and ITO for the upper electrode.

前記陰極3の平均厚さは、特に制限されないが、10~500nmであることが好ましく、100~200nmであることが更に好ましい。なお、陰極3の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定することができる。 The average thickness of the cathode 3 is not particularly limited, but is preferably 10 to 500 nm, and more preferably 100 to 200 nm. The average thickness of the cathode 3 can be measured by a stylus step gauge or spectroscopic ellipsometry.

前記陽極9の平均厚さは、特に限定されないが、10~1000nmであることが好ましく、30~150nmであることが更に好ましい。また、不透過な材料を用いる場合でも、例えば、平均厚さを10~30nm程度にすることで、トップエミッション型及び透明型の陽極9として使用することができる。なお、陽極9の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。 The average thickness of the anode 9 is not particularly limited, but is preferably 10 to 1000 nm, and more preferably 30 to 150 nm. Even when an opaque material is used, the anode 9 can be used as a top emission type or transparent type anode 9 by setting the average thickness to, for example, about 10 to 30 nm. The average thickness of the anode 9 can be measured during deposition using a quartz crystal film thickness gauge.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極9と陰極3との間に金属酸化物層4を有することが好ましい。陽極9と陰極3との間の積層構造の材料として金属酸化物を用いると、金属酸化物からなる層を有さない有機EL素子に比べて連続駆動寿命や保存安定性に優れたものとなる。 The organic electroluminescent element of the present invention preferably has a metal oxide layer 4 between the anode 9 and the cathode 3. When a metal oxide is used as the material for the laminated structure between the anode 9 and the cathode 3, the organic EL element has a superior continuous operating life and storage stability compared to an organic EL element that does not have a layer made of a metal oxide.

金属酸化物層4は、陰極3の一部又は電子注入層として機能する層である。
金属酸化物層4は、単体の金属酸化物膜の一層からなる層、もしくは、単体又は二種類以上の金属酸化物を積層及び/又は混合した層である半導体もしくは絶縁体積層薄膜の層である。金属酸化物を構成する金属元素としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、インジウム、ガリウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ケイ素からなる群から選ばれる。これらのうち、積層又は混合金属酸化物層を構成する金属元素の少なくとも一つが、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ジルコニウム、ハフニウム、ケイ素、チタン、亜鉛からなる層であることが好ましく、その中でも単体の金属酸化物ならば、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛からなる群から選ばれる金属酸化物を含むことが好ましい。
The metal oxide layer 4 is a layer that functions as a part of the cathode 3 or as an electron injection layer.
The metal oxide layer 4 is a layer consisting of a single metal oxide film, or a semiconductor or insulator laminated thin film layer which is a layer in which a single metal oxide film or two or more kinds of metal oxides are laminated and/or mixed. The metal elements constituting the metal oxide are selected from the group consisting of magnesium, calcium, strontium, barium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, indium, gallium, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, cadmium, aluminum, and silicon. Among these, it is preferable that at least one of the metal elements constituting the laminated or mixed metal oxide layer is a layer consisting of magnesium, aluminum, calcium, zirconium, hafnium, silicon, titanium, or zinc, and among them, if it is a single metal oxide, it is preferable to include a metal oxide selected from the group consisting of magnesium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, silicon oxide, titanium oxide, and zinc oxide.

前記単体又は二種類以上の金属酸化物を積層及び/又は混合した層の例としては、酸化チタン/酸化亜鉛、酸化チタン/酸化マグネシウム、酸化チタン/酸化ジルコニウム、酸化チタン/酸化アルミニウム、酸化チタン/酸化ハフニウム、酸化チタン/酸化ケイ素、酸化亜鉛/酸化マグネシウム、酸化亜鉛/酸化ジルコニウム、酸化亜鉛/酸化ハフニウム、酸化亜鉛/酸化ケイ素、酸化カルシウム/酸化アルミニウム等の金属酸化物の組合せを積層及び/又は混合したものや、酸化チタン/酸化亜鉛/酸化マグネシウム、酸化チタン/酸化亜鉛/酸化ジルコニウム、酸化チタン/酸化亜鉛/酸化アルミニウム、酸化チタン/酸化亜鉛/酸化ハフニウム、酸化チタン/酸化亜鉛/酸化ケイ素、酸化インジウム/酸化ガリウム/酸化亜鉛等の三種の金属酸化物の組合せを積層及び/又は混合したもの等が挙げられる。これらの中には、特殊な組成として良好な特性を示す酸化物半導体であるIGZOやエレクトライドである12CaO7Alも含まれる。
なお、本発明においては、シート抵抗が100Ω/□より低い物は導電体、シート抵抗が100Ω/□より高い物は半導体または絶縁体として分類される。従って、透明電極として知られているITO(錫ドープ酸化インジウム)、ATO(アンチモンドープ酸化インジウム)、IZO(インジウムドープ酸化亜鉛)、AZO(アルミニウムドープ酸化亜鉛)、FTO(フッ素ドープ酸化インジウム)等の薄膜は、導電性が高く半導体または絶縁体の範疇に含まれないことから、本発明の金属酸化物層4を構成する一層に該当しない。
Examples of layers in which the single or two or more kinds of metal oxides are laminated and/or mixed include laminated and/or mixed combinations of metal oxides such as titanium oxide/zinc oxide, titanium oxide/magnesium oxide, titanium oxide/zirconium oxide, titanium oxide/aluminum oxide, titanium oxide/hafnium oxide, titanium oxide/silicon oxide, zinc oxide/magnesium oxide, zinc oxide/zirconium oxide, zinc oxide/hafnium oxide, zinc oxide/silicon oxide, calcium oxide/aluminum oxide, and laminated and/or mixed combinations of three kinds of metal oxides such as titanium oxide/zinc oxide/magnesium oxide, titanium oxide/zinc oxide/zirconium oxide, titanium oxide/zinc oxide/aluminum oxide, titanium oxide/zinc oxide/hafnium oxide, titanium oxide/zinc oxide/silicon oxide, indium oxide/gallium oxide/zinc oxide, and the like. Among these, IGZO, an oxide semiconductor that exhibits good characteristics as a special composition, and 12CaO7Al 2 O 3 , an electride, are also included.
In the present invention, those with a sheet resistance lower than 100 Ω/□ are classified as conductors, and those with a sheet resistance higher than 100 Ω/□ are classified as semiconductors or insulators. Therefore, thin films of ITO (tin-doped indium oxide), ATO (antimony-doped indium oxide), IZO (indium-doped zinc oxide), AZO (aluminum-doped zinc oxide), FTO (fluorine-doped indium oxide), etc., which are known as transparent electrodes, are highly conductive and do not fall under the category of semiconductors or insulators, and therefore do not correspond to one layer constituting the metal oxide layer 4 of the present invention.

前記金属酸化物層4の平均厚さは、1nmから数μm程度まで許容できるが、低電圧で駆動できる有機EL素子とする点から、1~1000nmであることが好ましく、2~100nmであることが更に好ましい。金属酸化物層4の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定することができる。 The average thickness of the metal oxide layer 4 can be from 1 nm to several μm, but from the viewpoint of making an organic EL element that can be driven at a low voltage, it is preferably 1 to 1000 nm, and more preferably 2 to 100 nm. The average thickness of the metal oxide layer 4 can be measured by a stylus step gauge or spectroscopic ellipsometry.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記陰極3と前記発光層6との間に、金属酸化物からなる電子注入層(金属酸化物層4)を有することが更に好ましい。電子注入層は、陰極3から発光層6への電子の注入の速度・電子輸送性を改善するものであり、陰極3と発光層6との間に、電子注入層として、金属酸化物層4を有することで、有機EL素子の保存安定性が向上し、駆動安定性が更に向上する。 The organic electroluminescent element of the present invention further preferably has an electron injection layer (metal oxide layer 4) made of a metal oxide between the cathode 3 and the light-emitting layer 6. The electron injection layer improves the speed and electron transport properties of the electron injection from the cathode 3 to the light-emitting layer 6, and by having the metal oxide layer 4 as an electron injection layer between the cathode 3 and the light-emitting layer 6, the storage stability of the organic EL element is improved and the driving stability is further improved.

図1に示す有機EL素子は、陰極3と発光層6の間に形成する電子注入・輸送層5に上述の縮合環化合物を含むものである。該電子注入・輸送層5は、縮合環化合物を含む溶液を塗布して形成されることが好ましい。電子注入・輸送層5が、上述の縮合環化合物からなる層であることで、電子注入・輸送層5の電子注入性及び電子輸送性が向上し、陽極からの正孔の注入と、陰極からの電子の注入とがバランスされ、有機EL素子1の駆動電圧が低くなり、発光効率が向上する。
なお、図1においては、陰極3の上に金属酸化物層4が積層されており、更に、金属酸化物層4の上に電子注入・輸送層5が積層されているが、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、金属酸化物層4と電子注入・輸送層5との積層順序は逆でもよい。
1 contains the above-mentioned fused ring compound in the electron injection/transport layer 5 formed between the cathode 3 and the light-emitting layer 6. The electron injection/transport layer 5 is preferably formed by applying a solution containing the fused ring compound. When the electron injection/transport layer 5 is a layer made of the above-mentioned fused ring compound, the electron injection and electron transport properties of the electron injection/transport layer 5 are improved, the injection of holes from the anode and the injection of electrons from the cathode are balanced, the driving voltage of the organic EL element 1 is reduced, and the luminous efficiency is improved.
In FIG. 1 , the metal oxide layer 4 is laminated on the cathode 3, and further, the electron injection/transport layer 5 is laminated on the metal oxide layer 4. However, in the organic electroluminescence element of the present invention, the lamination order of the metal oxide layer 4 and the electron injection/transport layer 5 may be reversed.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記電子注入・輸送層5(縮合環化合物からなる層)は、還元剤を含むことが好ましい。
ここで、還元剤は、n-ドーパントとして働くため、電子注入・輸送層5が還元剤を含むことで陰極3から発光層6への電子の供給が充分に行われるため、有機EL素子の駆動電圧が低くなり、発光効率が更に向上する。
In the organic electroluminescence device of the present invention, the electron injecting/transporting layer 5 (a layer made of a fused ring compound) preferably contains a reducing agent.
Here, the reducing agent acts as an n-dopant, and therefore, when the electron injection/transport layer 5 contains a reducing agent, electrons are sufficiently supplied from the cathode 3 to the light-emitting layer 6, so that the driving voltage of the organic EL element is reduced and the light-emitting efficiency is further improved.

前記還元剤としては、電子供与性の化合物が好ましく、例えば、1,3-ジメチル-2,3-ジヒドロ-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、1,3-ジメチル-2-フェニル-2,3-ジヒドロ-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、(4-(1,3-ジメチル-2,3-ジヒドロ-1H-ベンゾイミダゾール-2-イル)フェニル)ジメチルアミン(N-DMBI)、1,3,5-トリメチル-2-フェニル-2,3-ジヒドロ-1H-ベンゾ[d]イミダゾール等の2,3-ジヒドロベンゾ[d]イミダゾール化合物;3-メチル-2-フェニル-2,3-ジヒドロベンゾ[d]チアゾール等の2,3-ジヒドロベンゾ[d]チアゾール化合物;3-メチル-2-フェニル-2,3-ジヒドロベンゾ[d]オキサゾール等の2,3-ジヒドロベンゾ[d]オキサゾール化合物;ロイコクリスタルバイオレット(=トリス(4-ジメチルアミノフェニル)メタン)、ロイコマラカイトグリーン(=ビス(4-ジメチルアミノフェニル)フェニルメタン)、トリフェニルメタン等のトリフェニルメタン化合物;2,6-ジメチル-1,4-ジヒドロピリジン-3,5-ジカルボン酸ジエチル(ハンチュエステル)等のジヒドロピリジン化合物等の1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、2,3-ジヒドロベンゾ[d]イミダゾール化合物や、ジヒドロピリジン化合物が好ましく、(4-(1,3-ジメチル-2,3-ジヒドロ-1H-ベンゾイミダゾール-2-イル)フェニル)ジメチルアミン(N-DMBI)、または2,6-ジメチル-1,4-ジヒドロピリジン-3,5-ジカルボン酸ジエチル(ハンチュエステル)が特に好ましい。 The reducing agent is preferably an electron-donating compound, for example, 2,3-dihydrobenzo[d]imidazole compounds such as 1,3-dimethyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazole, 1,3-dimethyl-2-phenyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazole, (4-(1,3-dimethyl-2,3-dihydro-1H-benzimidazol-2-yl)phenyl)dimethylamine (N-DMBI), 1,3,5-trimethyl-2-phenyl-2,3-dihydro-1H-benzo[d]imidazole, and 3-methyl-2-phenyl-2,3-dihydrobenzo[d]thiazole. 2,3-dihydrobenzo[d]thiazole compounds such as 3-methyl-2-phenyl-2,3-dihydrobenzo[d]oxazole; triphenylmethane compounds such as leuco crystal violet (=tris(4-dimethylaminophenyl)methane), leucomalachite green (=bis(4-dimethylaminophenyl)phenylmethane), and triphenylmethane; dihydropyridine compounds such as 2,6-dimethyl-1,4-dihydropyridine-3,5-dicarboxylate diethyl (Hantz ester), etc. can be used alone or in combination. Among these, 2,3-dihydrobenzo[d]imidazole compounds and dihydropyridine compounds are preferred, with (4-(1,3-dimethyl-2,3-dihydro-1H-benzimidazol-2-yl)phenyl)dimethylamine (N-DMBI) and 2,6-dimethyl-1,4-dihydropyridine-3,5-dicarboxylate diethyl (Hantz ester) being particularly preferred.

前記還元剤の量は、電子注入・輸送層5を形成する縮合環化合物100質量%に対して、0.1~15質量%であることが好ましい。還元剤をこのような割合で含むと、有機EL素子の発光効率を充分に高いものとすることができる。還元剤の量は、より好ましくは、縮合環化合物100質量%に対して、0.5~10質量%であり、更に好ましくは、0.5~5質量%である。 The amount of the reducing agent is preferably 0.1 to 15% by mass relative to 100% by mass of the fused ring compound that forms the electron injection/transport layer 5. When the reducing agent is contained in such a ratio, the luminous efficiency of the organic EL element can be made sufficiently high. The amount of the reducing agent is more preferably 0.5 to 10% by mass relative to 100% by mass of the fused ring compound, and even more preferably 0.5 to 5% by mass.

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記電子注入・輸送層5(縮合環化合物からなる層)は、酸解離定数pKaが1以上である塩基性の化合物を含むことが好ましい。該酸解離定数pKaが1以上である塩基性の化合物としては、三級アミン、フォスファゼン化合物、グアニジン化合物、アミジン構造を含む複素環式化合物、環構造を有する炭化水素化合物、及びケトン化合物が好ましい。これら化合物は、1種でも、2種以上の組み合わせでもよい。 In the organic electroluminescence element of the present invention, the electron injection/transport layer 5 (a layer made of a condensed ring compound) preferably contains a basic compound having an acid dissociation constant pKa of 1 or more. As the basic compound having an acid dissociation constant pKa of 1 or more, a tertiary amine, a phosphazene compound, a guanidine compound, a heterocyclic compound containing an amidine structure, a hydrocarbon compound having a ring structure, and a ketone compound are preferable. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

前記酸解離定数pKaが1以上である塩基性の化合物は、縮合環化合物からプロトン(H)を引き抜く能力を有する。該塩基性の化合物は、pKaが5以上であることが好ましく、11以上であることが更に好ましく、pKaが高い程、縮合環化合物からプロトンを引き抜く能力がより高いものとなる。その結果、電子注入・輸送層5の電子注入性がより向上する。また、前記塩基性の化合物は、無機化合物の欠損箇所に好適に配位することから、外部から侵入する酸素や水との界面での反応を妨げ、素子の大気安定性を高める効果もある。
なお、本発明において、「pKa」は通常は「水中における酸解離定数」を意味するが、水中で測定できないものは「ジメチルスルホキシド(DMSO)中における酸解離定数」を意味し、DMSO中でも測定できないものは、「アセトニトリル中の酸解離定数」を意味する。好ましくは「水中における酸解離定数」を意味する。
The basic compound having an acid dissociation constant pKa of 1 or more has the ability to extract a proton (H + ) from a fused ring compound. The basic compound preferably has a pKa of 5 or more, more preferably 11 or more, and the higher the pKa, the higher the ability to extract a proton from a fused ring compound. As a result, the electron injection property of the electron injection/transport layer 5 is further improved. In addition, the basic compound is suitably coordinated to the defective portion of the inorganic compound, and therefore has the effect of preventing a reaction at the interface with oxygen or water entering from the outside, thereby enhancing the atmospheric stability of the element.
In the present invention, "pKa" usually means "acid dissociation constant in water", but if it cannot be measured in water, it means "acid dissociation constant in dimethyl sulfoxide (DMSO)", and if it cannot be measured even in DMSO, it means "acid dissociation constant in acetonitrile". Preferably, it means "acid dissociation constant in water".

前記三級アミン(三級アミン誘導体)としては、鎖状や環状等のアミン化合物であっても良く、環状である場合には複素環式のアミン化合物であってもよく、脂肪族アミンや芳香族アミン等の複素環式のアミン化合物であってもよい。三級アミンは、アミノ基を1~4個有していることが好ましく、1または2個有していることがより好ましい。また、アミン化合物としては、アルキル基、アルキルアミノ基、アルコキシ基を有する化合物であってもよい。具体的には、(モノ、ジ、トリ)アルキルアミン;アルキルアミノ基を1~3つ有する芳香族アミン;アルコキシ基を1~3つ有する芳香族アミン等が挙げられる。 The tertiary amine (tertiary amine derivative) may be a chain-like or cyclic amine compound, and if it is cyclic, it may be a heterocyclic amine compound, such as an aliphatic amine or an aromatic amine. The tertiary amine preferably has 1 to 4 amino groups, and more preferably has 1 or 2. The amine compound may also be a compound having an alkyl group, an alkylamino group, or an alkoxy group. Specific examples include (mono-, di-, and tri-)alkylamines; aromatic amines having 1 to 3 alkylamino groups; and aromatic amines having 1 to 3 alkoxy groups.

前記三級アミンとしては、1級アミンおよび2級アミンを含まないものが好ましい。具体的には、該三級アミンとして、下記一般式(4-1)または(4-2)で示されるジメチルアミノピリジン(DMAP)等のジアルキルアミノピリジン、下記一般式(4-3)で示されるトリエチルアミン等のNRで表される構造を有するアミン(ただし、R、R、Rは、同一又は異なって、置換基を有してもよい炭化水素基を表す。)、下記一般式(4-4)で示されるアクリジンオレンジ(AOB)等が挙げられる。

Figure 0007477950000008
The tertiary amine is preferably one that does not contain a primary amine or a secondary amine.Specific examples of the tertiary amine include dialkylaminopyridines such as dimethylaminopyridine (DMAP) represented by the following general formula (4-1) or (4-2), amines having a structure represented by NR 1 R 2 R 3 such as triethylamine represented by the following general formula (4-3) (wherein R 1 , R 2 , and R 3 are the same or different and each represents a hydrocarbon group which may have a substituent), and acridine orange (AOB) represented by the following general formula (4-4).
Figure 0007477950000008

前記炭化水素基としては、炭素数1~30のものが好ましく、炭素数1~8のものがより好ましく、炭素数1~4のものが更に好ましく、炭素数1または2のものがより一層好ましい。炭化水素基が置換基を有する場合には、置換基も含めた全体として前記炭素数であることが好ましい。炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基が例示されるが、アルキル基が好ましい。置換基を有する炭化水素基における置換基としては、ハロゲン原子、複素環基、シアノ基、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基等が例示される。ジメチルアミノピリジンとしては、電子供与基であるジメチルアミノ基のピリジン環に結合している位置が、2位(2-DMAP)または4位(4-DMAP)であることが好ましい。特に、ピリジン環の4位にジメチルアミノ基が結合している4-ジメチルアミノピリジンは、pKaが高く、しかも、これを含む有機薄膜を有機EL素子の電子注入・輸送層5として用いた場合に長い寿命が得られるため好ましい。 The hydrocarbon group preferably has 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, even more preferably 1 to 4 carbon atoms, and even more preferably 1 or 2 carbon atoms. When the hydrocarbon group has a substituent, it is preferable that the total number of carbon atoms including the substituent is the above number. Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, and an alkynyl group, and an alkyl group is preferable. Examples of the substituent in the substituted hydrocarbon group include a halogen atom, a heterocyclic group, a cyano group, a hydroxyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, and an amino group. As for dimethylaminopyridine, it is preferable that the position at which the dimethylamino group, which is an electron donating group, is bonded to the pyridine ring is the 2-position (2-DMAP) or the 4-position (4-DMAP). In particular, 4-dimethylaminopyridine, in which a dimethylamino group is bonded to the 4-position of the pyridine ring, is preferable because it has a high pKa and, moreover, when an organic thin film containing this is used as the electron injection/transport layer 5 of an organic EL device, a long life can be obtained.

前記三級アミンとしては、メトキシピリジン誘導体等のアルコキシピリジン誘導体も用いることができる。アルコキシ基としては、炭素数1~30のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~8のアルコキシ基がより好ましく、炭素数1~4のアルコキシ基がさらに好ましく、1または2のアルコキシ基がより一層好ましい。アルコキシピリジン誘導体には、アルコキシピリジンの水素原子の1または2以上が、置換基で置換された構造の化合物も含まれる。置換基としては、上記の三級アミンの炭化水素基の置換基と同様のものが例示される。
メトキシピリジン誘導体としては、メトキシ基のピリジン環に結合している位置が4位である下記一般式(5-1)で示される4-メトキシピリジン(4-MeOP)または3位である下記一般式(5-2)で示される3-メトキシピリジン(3-MeOP)であることが好ましい。特に、ピリジン環の4位にメトキシ基が結合している4-メトキシピリジンは、pKaが高いため好ましい。

Figure 0007477950000009
As the tertiary amine, an alkoxypyridine derivative such as a methoxypyridine derivative can also be used. As the alkoxy group, an alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms is preferable, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms is more preferable, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is even more preferable, and an alkoxy group having 1 or 2 carbon atoms is even more preferable. The alkoxypyridine derivative also includes a compound having a structure in which one or more hydrogen atoms of an alkoxypyridine are substituted with a substituent. Examples of the substituent include the same as those of the substituent of the hydrocarbon group of the above-mentioned tertiary amine.
The methoxypyridine derivative is preferably 4-methoxypyridine (4-MeOP) represented by the following general formula (5-1) in which the methoxy group is bonded to the pyridine ring at the 4-position, or 3-methoxypyridine (3-MeOP) represented by the following general formula (5-2) in which the methoxy group is bonded to the pyridine ring at the 3-position. In particular, 4-methoxypyridine in which a methoxy group is bonded to the 4-position of the pyridine ring is preferred because of its high pKa.
Figure 0007477950000009

前記三級アミンとしては、ジアルキルアミノ基および/またはアルコキシ基を有する複素環式芳香族アミン、トリアルキルアミンから選択される1種又は2種以上を用いることが好ましく、ジアルキルアミノピリジン、トリアルキルアミン、アルコキシピリジン誘導体から選択される1種又は2種以上を用いることが、電子注入性、寿命の向上の観点から特に好ましい。 As the tertiary amine, it is preferable to use one or more selected from heterocyclic aromatic amines having a dialkylamino group and/or an alkoxy group, and trialkylamines. From the viewpoint of improving electron injection properties and life, it is particularly preferable to use one or more selected from dialkylaminopyridines, trialkylamines, and alkoxypyridine derivatives.

前記アミジン構造を含む複素環式化合物において、アミジン構造とは、R-C(=NR)-NRで表される構造(ただし、R~Rは、同一又は異なって、水素原子又は炭化水素基を表す。)である。アミジン構造を含む複素環式化合物としては、ジアザビシクロノネン誘導体やジアザビシクロウンデセン誘導体等が挙げられる。 In the heterocyclic compound containing an amidine structure, the amidine structure is a structure represented by R4 -C(= NR5 ) -NR6R7 (wherein R4 to R7 are the same or different and represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group.) Examples of the heterocyclic compound containing an amidine structure include diazabicyclononene derivatives and diazabicycloundecene derivatives.

前記ジアザビシクロノネン誘導体としては、下記一般式(6-1)で示される1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN)等が挙げられる。DBNは、これを含む有機薄膜を有機EL素子の電子注入・輸送層5として用いた場合に、長い寿命が得られるため好ましい。
前記ジアザビシクロウンデセン誘導体としては、下記一般式(6-2)で示される1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7(DBU)等が挙げられる。

Figure 0007477950000010
The diazabicyclononene derivatives include 1,5-diazabicyclo[4.3.0]nonene-5 (DBN) represented by the following general formula (6-1). DBN is preferable because it provides a long life when an organic thin film containing DBN is used as the electron injection/transport layer 5 of an organic EL device.
The diazabicycloundecene derivatives include 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undecene-7 (DBU) represented by the following general formula (6-2).
Figure 0007477950000010

前記ジアザビシクロノネン誘導体には、ジアザビシクロノネンの水素原子の1または2以上が、置換基で置換された構造の化合物も含まれ、ジアザビシクロウンデセン誘導体には、ジアザビシクロウンデセン水素原子の1または2以上が、置換基で置換された構造の化合物も含まれる。置換基としては、上記の三級アミンの炭化水素基の置換基と同様のものが例示される。 The diazabicyclononene derivatives include compounds in which one or more of the hydrogen atoms of diazabicyclononene are substituted with a substituent, and the diazabicycloundecene derivatives include compounds in which one or more of the hydrogen atoms of diazabicycloundecene are substituted with a substituent. Examples of the substituent include the same ones as those of the hydrocarbon group of the tertiary amine described above.

前記フォスファゼン化合物(フォスファゼン塩基誘導体)とは、例えば、下記一般式(7)で表される構造を含む化合物である。

Figure 0007477950000011
The phosphazene compound (phosphazene base derivative) is, for example, a compound containing a structure represented by the following general formula (7).
Figure 0007477950000011

上記式(7)において、Rは、水素原子又は炭化水素基を表し、R~R11は、水素原子、炭化水素基、-NR’R”ただし、R’、R”は、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基を表す。)、又は下記式(8)で表される基を表し、nは1~5の数を表す。

Figure 0007477950000012
In the above formula (7), R 8 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and R 9 to R 11 represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group, -NR'R'', where R' and R'' each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group, or a group represented by the following formula (8), and n represents a number from 1 to 5.
Figure 0007477950000012

上記式(8)において、R12~R14は、水素原子、炭化水素基、又は-NR’R”(ただし、R’、R”は、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基を表す。)を表し、mは1~5の数を表す。 In the above formula (8), R 12 to R 14 represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group, or -NR'R" (wherein R' and R" each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group), and m represents a number from 1 to 5.

上記式(7)、(8)における炭化水素基としては、炭素数1~8の基が好ましく、炭素数1~4の基が好ましい。また、炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。上記R11としては、ターシャリーブチル基が特に好ましい。 The hydrocarbon group in the above formulae (7) and (8) is preferably a group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably a group having 1 to 4 carbon atoms. Moreover, the hydrocarbon group is preferably an alkyl group. As the above R11 , a tertiary butyl group is particularly preferable.

前記フォスファゼン塩基誘導体としては、下記一般式(9)で示される化合物等が挙げられる。

Figure 0007477950000013
The phosphazene base derivative includes a compound represented by the following general formula (9).
Figure 0007477950000013

前記グアニジン化合物とは、下記一般式(10)で表される構造を含む化合物である。

Figure 0007477950000014
The guanidine compound is a compound containing a structure represented by the following general formula (10).
Figure 0007477950000014

上記式(10)中、R15~R19は、同一又は異なって、水素原子又は炭化水素基を表し、R15~R19のうち2つ以上が結合して環状構造を形成していてもよい。 In the above formula (10), R 15 to R 19 are the same or different and represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and two or more of R 15 to R 19 may be bonded to form a cyclic structure.

前記グアニジン化合物としては、グアニジン環状誘導体等を用いることができる。グアニジン環状誘導体としては、下記式(11-1)で示される7-メチル-1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エン(MTBD)、下記式(11-2)で示される1,5,7-トリアザビシクロ[4.4.0]デカ-5-エン(TBD)等が挙げられる。

Figure 0007477950000015
The guanidine compound may be a guanidine cyclic derivative, etc. Examples of the guanidine cyclic derivative include 7-methyl-1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene (MTBD) represented by the following formula (11-1) and 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene (TBD) represented by the following formula (11-2).
Figure 0007477950000015

前記環構造を有する炭化水素化合物としては、環構造として5員環又は6員環を有する化合物が好ましく、5員環と6員環とが縮環した環構造や、複数の6員環が縮環した環構造を有する化合物も好ましい。5員環としては、シクロペンタン環やシクロペンタジエン環等が挙げられ、6員環としては、ベンゼン環等が挙げられる。
環構造を有する炭化水素化合物としては、環構造のみの化合物、環構造に炭素数1~20、好ましくは1~10、より好ましくは1~5のアルキル基が結合した構造の化合物や、複数の環構造が直接又は炭素数1~20、好ましくは1~10、より好ましくは1~5の炭化水素の連結基を介して結合した構造の化合物が好ましい。環構造を有する炭化水素化合物の具体例としては、下記式(12-1)~(12-14)の化合物が挙げられる。なお、式中のPhはフェニル基を表す。

Figure 0007477950000016
The hydrocarbon compound having a ring structure is preferably a compound having a 5-membered or 6-membered ring as a ring structure, and is also preferably a compound having a ring structure in which a 5-membered ring and a 6-membered ring are condensed, or a ring structure in which multiple 6-membered rings are condensed. Examples of the 5-membered ring include a cyclopentane ring and a cyclopentadiene ring, and examples of the 6-membered ring include a benzene ring.
Preferred examples of hydrocarbon compounds having a ring structure include compounds having only a ring structure, compounds having a structure in which an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 5 carbon atoms, is bonded to a ring structure, and compounds having a structure in which multiple ring structures are bonded directly or via a hydrocarbon linking group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 5 carbon atoms. Specific examples of hydrocarbon compounds having a ring structure include compounds of the following formulae (12-1) to (12-14). In the formulae, Ph represents a phenyl group.
Figure 0007477950000016

前記ケトン化合物としては、炭素数が2~30のケトンが好ましく、環状構造を有していても良い。具体的には、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルイソプロピルケトン(MIPK)、ジイソブチルケトン(DIBK)、3,5,5-トリメチルシクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等が挙げられる。 The ketone compound is preferably a ketone having 2 to 30 carbon atoms, and may have a cyclic structure. Specific examples include methyl ethyl ketone (MEK), acetone, diethyl ketone, methyl isobutyl ketone (MIBK), methyl isopropyl ketone (MIPK), diisobutyl ketone (DIBK), 3,5,5-trimethylcyclohexanone, diacetone alcohol, cyclopentanone, cyclohexanone, etc.

前記縮合環化合物と、前記pKaが1以上の塩基性の化合物と、の質量比(縮合環化合物:pKaが1以上の塩基性の化合物)は、1:0.01~1:10の範囲が好ましく、1:0.5~1:5の範囲が更に好ましい。質量比がこの範囲であれば、縮合環化合物と、pKaが1以上の塩基性の化合物との効果が十分に発揮されて、電子輸送性及び電子注入性の向上効果が顕著となる。 The mass ratio of the fused ring compound to the basic compound having a pKa of 1 or more (fused ring compound:basic compound having a pKa of 1 or more) is preferably in the range of 1:0.01 to 1:10, and more preferably in the range of 1:0.5 to 1:5. If the mass ratio is in this range, the effects of the fused ring compound and the basic compound having a pKa of 1 or more are fully exerted, and the effect of improving the electron transport property and electron injection property is remarkable.

前記電子注入・輸送層5は、前記縮合環化合物と複数の材料を積層させてもよい。用いることができるその他の材料としては、上述した、還元剤、酸解離定数pKaが1以上である塩基性の化合物の他に、トリス-1,3,5-(3’-(ピリジン-3”-イル)フェニル)ベンゼン(TmPyPhB)等のピリジン誘導体、2-(3-(9-カルバゾリル)フェニル)キノリン(mCQ)等のキノリン誘導体、2-フェニル-4,6-ビス(3,5-ジピリジルフェニル)ピリミジン(BPyPPM)等のピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、バソフェナントロリン(BPhen)等のフェナントロリン誘導体、2,4-ビス(4-ビフェニル)-6-(4’-(2-ピリジニル)-4-ビフェニル)-[1,3,5]トリアジン(MPT)等のトリアジン誘導体、3-フェニル-4-(1’-ナフチル)-5-フェニル-1,2,4-トリアゾール(TAZ)等のトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-tert-ブチルフェニル-1,3,4-オキサジアゾール)(PBD)等のオキサジアゾール誘導体、2,2’,2”-(1,3,5-ベントリイル)-トリス(1-フェニル-1-H-ベンズイミダゾール)(TPBI)等のイミダゾール誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、ビス[2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(Zn(BTZ))、トリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム(Alq)等に代表される各種金属錯体、2,5-ビス(6’-(2’,2”-ビピリジル))-1,1-ジメチル-3,4-ジフェニルシロール(PyPySPyPy)等のシロール誘導体に代表される有機シラン誘導体等が挙げられる。 The electron injection/transport layer 5 may be formed by laminating the fused ring compound and a plurality of other materials. Examples of other materials that can be used include, in addition to the above-mentioned reducing agent and basic compound having an acid dissociation constant pKa of 1 or more, pyridine derivatives such as tris-1,3,5-(3'-(pyridin-3"-yl)phenyl)benzene (TmPyPhB), quinoline derivatives such as 2-(3-(9-carbazolyl)phenyl)quinoline (mCQ), pyrimidine derivatives such as 2-phenyl-4,6-bis(3,5-dipyridylphenyl)pyrimidine (BPyPPM), pyrazine derivatives, phenanthroline derivatives such as bathophenanthroline (BPhen), 2,4-bis(4-biphenyl)-6-(4'-(2-pyridinyl)-4-biphenyl)-[1,3 triazine derivatives such as 3-phenyl-4-(1'-naphthyl)-5-phenyl-1,2,4-triazole (TAZ), triazole derivatives such as 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazole) (PBD), imidazole derivatives such as 2,2',2"-(1,3,5-bentriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole) (TPBI), aromatic ring tetracarboxylic anhydrides such as naphthalene and perylene, bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolato]zinc (Zn(BTZ) 2 ), various metal complexes represented by tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum ( Alq3 ), and organic silane derivatives represented by silole derivatives such as 2,5-bis(6'-(2',2"-bipyridyl))-1,1-dimethyl-3,4-diphenylsilole (PyPySPyPy).

前記電子注入・輸送層5の平均厚さは、5~100nmであることが好ましい。電子注入・輸送層5の平均厚さが5nm以上の場合、正孔をブロックする効果が大きく、有機EL素子の駆動安定性が更に向上する。電子注入・輸送層5の平均厚さが100nm以下の場合、駆動電圧が低く、実用上好ましい。前記電子注入・輸送層5の平均厚さは、より好ましくは10~60nmである。また、本発明の有機EL素子の連続駆動寿命の点も考えると、前記電子注入・輸送層5の平均厚さは、10~30nmであることが更に好ましい。なお、電子注入・輸送層5の平均厚さは触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定することができる。 The average thickness of the electron injection/transport layer 5 is preferably 5 to 100 nm. When the average thickness of the electron injection/transport layer 5 is 5 nm or more, the effect of blocking holes is large, and the driving stability of the organic EL element is further improved. When the average thickness of the electron injection/transport layer 5 is 100 nm or less, the driving voltage is low, which is preferable in practical use. The average thickness of the electron injection/transport layer 5 is more preferably 10 to 60 nm. In addition, in consideration of the continuous driving life of the organic EL element of the present invention, the average thickness of the electron injection/transport layer 5 is more preferably 10 to 30 nm. The average thickness of the electron injection/transport layer 5 can be measured by a stylus step gauge or spectroscopic ellipsometry.

本発明の有機EL素子において、発光層6を形成する材料としては、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよく、これらを混合して用いてもよい。 In the organic EL element of the present invention, the material forming the light-emitting layer 6 may be a low molecular weight compound or a high molecular weight compound, or a mixture of these may be used.

前記発光層6を形成する高分子材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ(ジ-フェニルアセチレン)(PDPA)、ポリ(アルキル,フェニルアセチレン)(PAPA)等のポリアセチレン系化合物;ポリ(パラ-フェンビニレン)(PPV)、ポリ(2,5-ジアルコキシ-パラ-フェニレンビニレン)(RO-PPV)、シアノ-置換-ポリ(パラ-フェンビニレン)(CN-PPV)、ポリ(2-ジメチルオクチルシリル-パラ-フェニレンビニレン)(DMOS-PPV)、ポリ(2-メトキシ,5-(2’-エチルヘキソキシ)-パラ-フェニレンビニレン)(MEH-PPV)等のポリパラフェニレンビニレン系化合物;ポリ(3-アルキルチオフェン)(PAT)、ポリ(オキシプロピレン)トリオール(POPT)等のポリチオフェン系化合物;ポリ(9,9-ジアルキルフルオレン)(PDAF)、ポリ(ジオクチルフルオレン-アルト-ベンゾチアジアゾール)(F8BT)、α,ω-ビス[N,N’-ジ(メチルフェニル)アミノフェニル]-ポリ[9,9-ビス(2-エチルヘキシル)フルオレン-2,7-ジル](PF2/6am4)、ポリ(9,9-ジオクチル-2,7-ジビニレンフルオレニル-オルト-コ(アントラセン-9,10-ジイル)等のポリフルオレン系化合物;ポリ(パラ-フェニレン)(PPP)、ポリ(1,5-ジアルコキシ-パラ-フェニレン)(RO-PPP)等のポリパラフェニレン系化合物;ポリ(N-ビニルカルバゾール)(PVK)等のポリカルバゾール系化合物;ポリ(メチルフェニルシラン)(PMPS)、ポリ(ナフチルフェニルシラン)(PNPS)、ポリ(ビフェニリルフェニルシラン)(PBPS)等のポリシラン系化合物;更には特開2011-184430号、特開2012-151148号に記載のホウ素化合物系高分子材料等が挙げられる。 Examples of polymeric materials for forming the light-emitting layer 6 include polyacetylene compounds such as trans-polyacetylene, cis-polyacetylene, poly(di-phenylacetylene) (PDPA), and poly(alkyl, phenylacetylene) (PAPA); poly(para-phenylenevinylene) (PPV), poly(2,5-dialkoxy-para-phenylenevinylene) (RO-PPV), cyano-substituted-poly(para-phenylenevinylene) (CN-PPV), poly(2 poly(2-methoxy,5-(2'-ethylhexoxy)-para-phenylenevinylene) (MEH-PPV) and other polyparaphenylenevinylene-based compounds; poly(3-alkylthiophene) (PAT) and poly(oxypropylene)triol (POPT) and other polythiophene-based compounds; poly(9,9-dialkylfluorene) (PDAF) and poly(dioctylfluorene) polyfluorene-based compounds such as α,ω-bis[N,N'-di(methylphenyl)aminophenyl]-poly[9,9-bis(2-ethylhexyl)fluorene-2,7-dyl] (PF2/6am4) and poly(9,9-dioctyl-2,7-divinylenefluorenyl-ortho-co(anthracene-9,10-diyl); poly(para-phenylene) (PPP), poly(1,5-dialkoxy-para- Examples of suitable compounds include polyparaphenylene compounds such as poly(N-vinylcarbazole) (PVK); polycarbazole compounds such as poly(methylphenylsilane) (PMPS), poly(naphthylphenylsilane) (PNPS), and poly(biphenylylphenylsilane) (PBPS); and boron compound-based polymeric materials described in JP-A Nos. 2011-184430 and 2012-151148.

前記発光層6を形成する低分子材料としては、後述するホストとして機能する金属錯体、及び、リン光発光材料、熱活性化遅延蛍光材料等が挙げられる。発光層6を形成する低分子材料として、より具体的には、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム(Alq)、トリス(4-メチル-8キノリノレート)アルミニウム(III)(Almq)、8-ヒドロキシキノリン亜鉛(Znq)、(1,10-フェナントロリン)-トリス-(4,4,4-トリフルオロ-1-(2-チエニル)-ブタン-1,3-ジオネート)ユーロピウム(III)(Eu(TTA)(phen))、2,3,7,8,12,13,17,18-オクタエチル-21H,23H-ポルフィンプラチナム(II)等の各種金属錯体;ジスチリルベンゼン(DSB)、ジアミノジスチリルベンゼン(DADSB)等のベンゼン系化合物、ナフタレン、ナイルレッド等のナフタレン系化合物、フェナントレン等のフェナントレン系化合物、クリセン、6-ニトロクリセン等のクリセン系化合物、ペリレン、N,N’-ビス(2,5-ジ-t-ブチルフェニル)-3,4,9,10-ペリレン-ジ-カルボキシイミド(BPPC)等のペリレン系化合物、コロネン等のコロネン系化合物、アントラセン、ビススチリルアントラセン等のアントラセン系化合物、ピレン等のピレン系化合物、4-(ジ-シアノメチレン)-2-メチル-6-(パラ-ジメチルアミノスチリル)-4H-ピラン(DCM)等のピラン系化合物、アクリジン等のアクリジン系化合物、スチルベン等のスチルベン系化合物、4,4’-ビス[9-ジカルバゾリル]-2,2’-ビフェニル(CBP)、4、4’-ビス(9-エチル-3-カルバゾビニレン)-1,1’-ビフェニル(BCzVBi)等のカルバゾール系化合物、2,5-ジベンゾオキサゾールチオフェン等のチオフェン系化合物、ベンゾオキサゾール等のベンゾオキサゾール系化合物、ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系化合物、2,2’-(パラ-フェニレンジビニレン)-ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系化合物、ビスチリル(1,4-ジフェニル-1,3-ブタジエン)、テトラフェニルブタジエンのようなブタジエン系化合物、ナフタルイミド等のナフタルイミド系化合物、クマリン等のクマリン系化合物、ペリノン等のペリノン系化合物、オキサジアゾール等のオキサジアゾール系化合物、アルダジン系化合物、1,2,3,4,5-ペンタフェニル-1,3-シクロペンタジエン(PPCP)等のシクロペンタジエン系化合物、キナクリドン、キナクリドンレッド等のキナクリドン系化合物、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン等のピリジン系化合物、2,2’,7,7’-テトラフェニル-9,9’-スピロビフルオレン等のスピロ化合物、フタロシアニン(HPc)、銅フタロシアニン等の金属または無金属のフタロシアニン系化合物、さらには特開2009-155325号公報および特許第5660371号に記載のホウ素化合物材料等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。
また、量子ドットやペロブスカイト材料も発光層6として用いることができる。
Examples of the low molecular weight material forming the light emitting layer 6 include a metal complex functioning as a host, which will be described later, a phosphorescent material, and a thermally activated delayed fluorescent material. More specifically, examples of the low molecular weight material forming the light emitting layer 6 include tris(8-hydroxyquinoline)aluminum (Alq 3 ), tris(4-methyl-8-quinolinolato)aluminum(III) (Almq 3 ), 8-hydroxyquinoline zinc (Znq 2 ), (1,10-phenanthroline)-tris-(4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-butane-1,3-dionate) europium(III) (Eu(TTA) 3 ) . (phen)), 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethyl-21H,23H-porphine platinum (II) and other metal complexes; benzene-based compounds such as distyrylbenzene (DSB) and diaminodistyrylbenzene (DADSB); naphthalene-based compounds such as naphthalene and Nile Red; phenanthrene-based compounds such as phenanthrene; chrysene-based compounds such as chrysene and 6-nitrochrysene; perylene, N,N'-bis(2,5-di-t-butylphenyl)-3,4,9,10-perylene-di-carbo perylene compounds such as bis(styrylanthracene) and the like, coronene compounds such as coronene, anthracene compounds such as anthracene and bisstyrylanthracene, pyrene compounds such as pyrene, pyran compounds such as 4-(di-cyanomethylene)-2-methyl-6-(para-dimethylaminostyryl)-4H-pyran (DCM) and the like, acridine compounds such as acridine, stilbene compounds such as stilbene, 4,4'-bis[9-dicarbazolyl]-2,2'-biphenyl (CBP), 4,4'-bis(9-ethyl-3-carbazo carbazole compounds such as 2,5-dibenzoxazolethiophene; benzoxazole compounds such as benzoxazole; benzimidazole compounds such as benzimidazole; benzothiazole compounds such as 2,2'-(para-phenylenedivinylene)-bisbenzothiazole; butadiene compounds such as bistyryl(1,4-diphenyl-1,3-butadiene) and tetraphenylbutadiene; naphthalimide compounds such as naphthalimide; Examples of the compound include mide compounds, coumarin compounds such as coumarin, perinone compounds such as perinone, oxadiazole compounds such as oxadiazole, aldazine compounds, cyclopentadiene compounds such as 1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene (PPCP), quinacridone compounds such as quinacridone and quinacridone red, pyridine compounds such as pyrrolopyridine and thiadiazolopyridine, spiro compounds such as 2,2',7,7'-tetraphenyl-9,9'-spirobifluorene, metal or metal-free phthalocyanine compounds such as phthalocyanine (H 2 Pc) and copper phthalocyanine, and boron compound materials described in JP-A-2009-155325 and JP-A-5660371. One or more of these compounds may be used.
Additionally, quantum dots and perovskite materials can also be used for the light emitting layer 6 .

前記発光層6の平均厚さは、特に限定されないが、10~150nmであることが好ましく、20~100nmであることがより好ましい。なお、発光層6の平均厚さは、触針式段差計により測定してもよいし、水晶振動子膜厚計により発光層6の成膜時に測定してもよい。 The average thickness of the light-emitting layer 6 is not particularly limited, but is preferably 10 to 150 nm, and more preferably 20 to 100 nm. The average thickness of the light-emitting layer 6 may be measured using a stylus step gauge, or may be measured using a quartz crystal thickness gauge during the deposition of the light-emitting layer 6.

前記正孔輸送層7の材料としては、正孔輸送層の材料として通常用いることができるいずれの化合物も用いることができ、各種p型の高分子材料や、各種p型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができる。
p型の高分子材料(有機ポリマー)としては、例えば、ポリアリールアミン、フルオレン-アリールアミン共重合体、フルオレン-ビチオフェン共重合体、ポリ(N-ビニルカルバゾール)、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p-フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその誘導体等が挙げられる。
また、これらの化合物は、他の化合物との混合物として用いることもできる。一例として、ポリチオフェンを含有する混合物としては、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン/スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等が挙げられる。
As the material for the hole transport layer 7, any compound that can be usually used as a material for a hole transport layer can be used, and various p-type polymer materials and various p-type low molecular weight materials can be used alone or in combination.
Examples of p-type polymeric materials (organic polymers) include polyarylamines, fluorene-arylamine copolymers, fluorene-bithiophene copolymers, poly(N-vinylcarbazole), polyvinylpyrene, polyvinylanthracene, polythiophene, polyalkylthiophenes, polyhexylthiophene, poly(p-phenylenevinylene), polytinylenevinylene, pyrene formaldehyde resins, ethylcarbazole formaldehyde resins, and derivatives thereof.
These compounds can also be used in mixtures with other compounds, such as polythiophene-containing mixtures such as poly(3,4-ethylenedioxythiophene/styrenesulfonic acid) (PEDOT/PSS).

前記p型の低分子材料としては、1,1-ビス(4-ジ-パラ-トリアミノフェニル)シクロへキサン、1,1’-ビス(4-ジ-パラ-トリルアミノフェニル)-4-フェニル-シクロヘキサン等のアリールシクロアルカン系化合物、4,4’,4”-トリメチルトリフェニルアミン、N,N,N’,N’-テトラフェニル-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン(TPD1)、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-メトキシフェニル)-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン(TPD2)、N,N,N’,N’-テトラキス(4-メトキシフェニル)-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン(TPD3)、N,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニル-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン(α-NPD)、TPTE等のアリールアミン系化合物、N,N,N’,N’-テトラフェニル-パラ-フェニレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(パラ-トリル)-パラ-フェニレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(メタ-トリル)-メタ-フェニレンジアミン(PDA)等のフェニレンジアミン系化合物、カルバゾール、N-イソプロピルカルバゾール、N-フェニルカルバゾール等のカルバゾール系化合物、スチルベン、4-ジ-パラ-トリルアミノスチルベン等のスチルベン系化合物、OxZ等のオキサゾール系化合物、トリフェニルメタン、4,4’,4”-トリス(N-3-メチルフェニル-N-フェニルアミノ)トリフェニルアミン(m-MTDATA)等のトリフェニルメタン系化合物、1-フェニル-3-(パラ-ジメチルアミノフェニル)ピラゾリン等のピラゾリン系化合物、ベンジン(シクロヘキサジエン)系化合物、トリアゾール等のトリアゾール系化合物、イミダゾール等のイミダゾール系化合物、1,3,4-オキサジアゾール、2,5-ジ(4-ジメチルアミノフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール等のオキサジアゾール系化合物、アントラセン、9-(4-ジエチルアミノスチリル)アントラセン等のアントラセン系化合物、フルオレノン、2,4,7-トリニトロ-9-フルオレノン、2,7-ビス(2-ヒドロキシ-3-(2-クロロフェニルカルバモイル)-1-ナフチルアゾ)フルオレノン等のフルオレノン系化合物、ポリアニリンのようなアニリン系化合物、シラン系化合物、1,4-ジチオケト-3,6-ジフェニル-ピロロ-(3,4-c)ピロロピロール等のピロール系化合物、フルオレン等のフルオレン系化合物、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン等のポルフィリン系化合物、キナクリドン等のキナクリドン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、テトラ(t-ブチル)銅フタロシアニン、鉄フタロシアニン等の金属または無金属のフタロシアニン系化合物、銅ナフタロシアニン、バナジルナフタロシアニン、モノクロロガリウムナフタロシアニン等の金属または無金属のナフタロシアニン系化合物、N,N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ジフェニル-ベンジジン、N,N,N’,N’-テトラフェニルベンジジン等のベンジジン系化合物等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。
これらの中でも、α-NPD、TPTE等のアリールアミン系化合物が好ましい。
Examples of the p-type low molecular weight material include arylcycloalkane compounds such as 1,1-bis(4-di-para-triaminophenyl)cyclohexane and 1,1'-bis(4-di-para-tolylaminophenyl)-4-phenyl-cyclohexane, 4,4',4"-trimethyltriphenylamine, N,N,N',N'-tetraphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine, N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (TPD1), N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-methoxyphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (TPD2), N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (TPD3), N,N'-di(1 arylamine compounds such as N,N,N',N'-tetraphenyl-para-phenylenediamine, N,N,N',N'-tetra(para-tolyl)-para-phenylenediamine, and N,N,N',N'-tetra(meta-tolyl)-meta-phenylenediamine (PDA); carbazole compounds such as carbazole, N-isopropylcarbazole, and N-phenylcarbazole; stilbene compounds such as stilbene and 4-di-para-tolylaminostilbene; oxazole compounds such as OxZ; triphenylmethane, 4,4',4"-tris(N-3-methylphenyl-N-phenylamino)triphenylamine (m-MTDATA) ), pyrazoline compounds such as 1-phenyl-3-(para-dimethylaminophenyl)pyrazoline, benzine (cyclohexadiene) compounds, triazole compounds such as triazole, imidazole compounds such as imidazole, oxadiazole compounds such as 1,3,4-oxadiazole and 2,5-di(4-dimethylaminophenyl)-1,3,4-oxadiazole, anthracene compounds such as anthracene and 9-(4-diethylaminostyryl)anthracene, fluorenone compounds such as fluorenone, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, and 2,7-bis(2-hydroxy-3-(2-chlorophenylcarbamoyl)-1-naphthylazo)fluorenone, aniline compounds such as polyaniline, silane compounds, 1,4 fluorene compounds such as fluorene; porphyrin compounds such as porphyrin and metal tetraphenylporphyrin; quinacridone compounds such as quinacridone; metallic or non-metallic phthalocyanine compounds such as phthalocyanine, copper phthalocyanine, tetra(t-butyl)copper phthalocyanine, and iron phthalocyanine; metallic or non-metallic naphthalocyanine compounds such as copper naphthalocyanine, vanadyl naphthalocyanine, and monochlorogallium naphthalocyanine; and benzidine compounds such as N,N'-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine and N,N,N',N'-tetraphenylbenzidine. These may be used alone or in combination.
Among these, arylamine compounds such as α-NPD and TPTE are preferred.

本発明の有機EL素子が独立した層として正孔輸送層7を有する場合、正孔輸送層7の平均厚さは、特に限定されないが、10~150nmであることが好ましく、40~100nmであることが更に好ましい。正孔輸送層7の平均厚さは、低分子化合物の場合は、水晶振動子膜厚計により、高分子化合物の場合は、接触式段差計により測定することができる。 When the organic EL element of the present invention has a hole transport layer 7 as an independent layer, the average thickness of the hole transport layer 7 is not particularly limited, but is preferably 10 to 150 nm, and more preferably 40 to 100 nm. The average thickness of the hole transport layer 7 can be measured by a quartz crystal film thickness meter in the case of a low molecular weight compound, and by a contact step gauge in the case of a high molecular weight compound.

前記正孔注入層8としては、特に制限されないが、酸化バナジウム(V)、酸化モリブテン(MoO)、酸化ルテニウム(RuO)等金属酸化物の1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、酸化バナジウム又は酸化モリブテンを主成分とすることが好ましい。正孔注入層8が酸化バナジウム又は酸化モリブテンを主成分とする場合、正孔注入層8が陽極9から正孔を注入して発光層6又は正孔輸送層7へ輸送する正孔注入層8としての機能がより優れたものとなる。また、酸化バナジウム又は酸化モリブテンは、それ自体の正孔輸送性が高いため、陽極9から発光層6又は正孔輸送層7への正孔の注入効率が低下するのを好適に防止できる。正孔注入層8は、酸化バナジウム及び/又は酸化モリブテンからなるものであることがより好ましい。 The hole injection layer 8 is not particularly limited, and one or more metal oxides such as vanadium oxide (V 2 O 5 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), and ruthenium oxide (RuO 2 ) can be used. Among these, vanadium oxide or molybdenum oxide is preferably used as the main component. When the hole injection layer 8 is mainly composed of vanadium oxide or molybdenum oxide, the hole injection layer 8 has a better function of injecting holes from the anode 9 and transporting them to the light emitting layer 6 or the hole transport layer 7. In addition, vanadium oxide or molybdenum oxide has a high hole transportability by itself, and therefore can suitably prevent the efficiency of hole injection from the anode 9 to the light emitting layer 6 or the hole transport layer 7 from decreasing. It is more preferable that the hole injection layer 8 is made of vanadium oxide and/or molybdenum oxide.

また、前記正孔注入層8として、正孔注入が促進可能なアクセプター材料である、1,4,5,8,9,12-ヘキサアザトリフェニレン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリル(HAT-CN)、2,3,5,6-テトラフルオロ-7,7,8,8-テトラシアノ-キノジメタン(F4-TCNQ)、ヘキサフルオロテトラシアノナフトキノジメタン(F6-TNAP)等も用いることができる。 In addition, acceptor materials capable of promoting hole injection, such as 1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile (HAT-CN), 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane (F4-TCNQ), and hexafluorotetracyanonaphthoquinodimethane (F6-TNAP), can also be used as the hole injection layer 8.

前記正孔注入層8の平均厚さは、特に限定されないが、1~1000nmであることが好ましく、より好ましくは5~50nmである。なお、正孔注入層8の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。 The average thickness of the hole injection layer 8 is not particularly limited, but is preferably 1 to 1000 nm, and more preferably 5 to 50 nm. The average thickness of the hole injection layer 8 can be measured during deposition using a quartz crystal thickness gauge.

本発明の有機EL素子において、全ての層を形成する方法は、特に制限されず、気相成膜法であるプラズマCVD、熱CVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法、そして液相成膜法である電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、MOD法、スプレー熱分解法、微粒子分散液を用いたドクターブレード法、スピンコート法、インクジェット法、スクリーンプリンティング法等の印刷技術等を用いることができ、材料に応じた適切な方法を選択して用いることができる。
これらの方法は各層の材料の特性に応じて選択するのが好ましく、層ごとに作製方法が異なっていてもよい。
In the organic EL element of the present invention, the method for forming all layers is not particularly limited, and examples of the method that can be used include gas phase film formation methods such as chemical vapor deposition (CVD) methods such as plasma CVD, thermal CVD, and laser CVD, dry plating methods such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating, and thermal spraying methods, and liquid phase film formation methods such as wet plating methods such as electrolytic plating, immersion plating, and electroless plating, the sol-gel method, the MOD method, the spray pyrolysis method, and printing techniques such as a doctor blade method using a fine particle dispersion, a spin coating method, an inkjet method, and a screen printing method. An appropriate method can be selected and used depending on the material.
It is preferable to select these methods depending on the characteristics of the material of each layer, and the manufacturing method may differ for each layer.

本発明の有機EL素子は、発光層6の材料を適宜選択することによって発光色を変化させることができるし、カラーフィルター等を併用して所望の発光色を得ることもできる。このため、本発明の有機EL素子は、表示装置や照明装置に好適に用いることができるものである。 The organic EL element of the present invention can change the emission color by appropriately selecting the material of the light-emitting layer 6, and the desired emission color can be obtained by using a color filter or the like in combination. Therefore, the organic EL element of the present invention can be suitably used in display devices and lighting devices.

<表示装置>
本発明の表示装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。本発明の表示装置は、上述した駆動電圧が低く、発光効率に優れた有機EL素子を具えるため、駆動電圧が低く、発光効率に優れる。本発明の表示装置は、上述した有機エレクトロルミネッセンス素子の他に、表示装置に一般に用いられる他の部品を具えることができる。
<Display Device>
The display device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above. The display device of the present invention comprises the organic EL element described above, which has a low driving voltage and excellent luminous efficiency, and therefore has a low driving voltage and excellent luminous efficiency. In addition to the organic electroluminescence element described above, the display device of the present invention can comprise other components that are generally used in display devices.

<照明装置>
本発明の照明装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。本発明の照明装置は、上述した駆動電圧が低く、発光効率に優れた有機EL素子を具えるため、駆動電圧が低く、発光効率に優れる。本発明の照明装置は、上述した有機エレクトロルミネッセンス素子の他に、照明装置に一般に用いられる他の部品を具えることができる。
<Lighting equipment>
The lighting device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above. The lighting device of the present invention has a low driving voltage and excellent luminous efficiency because it comprises the organic EL element described above, which has a low driving voltage and excellent luminous efficiency. The lighting device of the present invention can comprise other components commonly used in lighting devices in addition to the organic electroluminescence element described above.

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. Unless otherwise specified, "parts" means "parts by mass" and "%" means "% by mass."

<NMRの測定方法>
JEOL社のAL400を用いた。なお、分光計はAL-Series分光計であり、プローブはTH5ATFG2プローブである。また、溶媒は、CDClである。
<NMR measurement method>
The AL400 manufactured by JEOL was used. The spectrometer was an AL-Series spectrometer, the probe was a TH5ATFG2 probe, and the solvent was CDCl3 .

<縮合環化合物の合成>
50mLの反応器に、下記式(13)で表される[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェン(BTBT、1.22g、5.07mol、1.0eq.)、無水テトラヒドロフラン(THF、15mL)を加えた。室温下、この薄黄色懸濁液に、n-BuLi(1.55mol/Lのヘキサン溶液)(3.27mL、5.07mmol、1.0eq.)を約3分かけて滴下し、同温で30分間撹拌後、氷浴下5℃に冷却し、iPrOBpin(1.03g、5.58mmol、1.1eq.)を加えた。同温で15分間撹拌後、冷却バスを外して室温まで昇温させて、懸濁液Aを得た。
50mLの反応器に、下記式(13)で表される[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェン(BTBT、1.29g、5.37mol、1.0eq.)、無水テトラヒドロフラン(THF、20mL)を加えた。氷浴下、約8℃で、この薄黄色懸濁液に、n-BuLi(1.55mol/Lのヘキサン溶液)(3.27mL、5.07mmol、1.0eq.)を約5分かけて滴下し、冷却バスを外し室温で30分間撹拌後、再度氷浴下5℃に冷却し、iPrOBpin(1.3g、6.98mmol、1.3eq.)を加えた。同温で15分間撹拌後、冷却バスを外して室温まで昇温させて、懸濁液Bを得た。
この懸濁液Bを、上記懸濁液Aと合わせて0.5Nの塩化アンモニウム水溶液(20mL)を加え、酢酸エチル(50mL)、トルエン(50mL)で抽出し、市水、食塩水で順次洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮して、ベージュ色の固体(3.91g)を得た。これをカラム精製(SiO=60g、トルエン/ヘプタン=2/1→1/1)し、薄黄色の粉末(1.71g)を得た。これをエタノール(20mL)で1時間加熱還流洗浄を行い、放冷後、濾過し、高真空下60℃で乾燥を行い、無色の粉末である下記式(14)で表される化合物(1.52g、4.15mmol、39%)と、BTBT(0.31g、回収)を得た。反応スキームを以下に示す。

Figure 0007477950000017
<Synthesis of fused ring compounds>
[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene (BTBT, 1.22 g, 5.07 mol, 1.0 eq.) represented by the following formula (13) and anhydrous tetrahydrofuran (THF, 15 mL) were added to a 50 mL reactor. At room temperature, n-BuLi (1.55 mol/L hexane solution) (3.27 mL, 5.07 mmol, 1.0 eq.) was added dropwise to this light yellow suspension over about 3 minutes, and the suspension was stirred at the same temperature for 30 minutes, cooled to 5°C in an ice bath, and iPrOBpin (1.03 g, 5.58 mmol, 1.1 eq.) was added. After stirring at the same temperature for 15 minutes, the cooling bath was removed and the suspension was warmed to room temperature to obtain suspension A.
[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene (BTBT, 1.29 g, 5.37 mol, 1.0 eq.) represented by the following formula (13) and anhydrous tetrahydrofuran (THF, 20 mL) were added to a 50 mL reactor. In an ice bath at about 8° C., n-BuLi (1.55 mol/L hexane solution) (3.27 mL, 5.07 mmol, 1.0 eq.) was added dropwise to this light yellow suspension over about 5 minutes, the cooling bath was removed, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes, then cooled again to 5° C. in an ice bath, and iPrOBpin (1.3 g, 6.98 mmol, 1.3 eq.) was added. After stirring at the same temperature for 15 minutes, the cooling bath was removed and the mixture was warmed to room temperature to obtain suspension B.
This suspension B was combined with the above suspension A, and a 0.5N aqueous ammonium chloride solution (20 mL) was added. The mixture was extracted with ethyl acetate (50 mL) and toluene (50 mL), washed with city water and brine in that order, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated to obtain a beige solid (3.91 g). This was purified by column purification (SiO 2 = 60 g, toluene/heptane = 2/1 → 1/1) to obtain a light yellow powder (1.71 g). This was heated and refluxed with ethanol (20 mL) for 1 hour, cooled, filtered, and dried at 60°C under high vacuum to obtain a colorless powder of a compound represented by the following formula (14) (1.52 g, 4.15 mmol, 39%) and BTBT (0.31 g, recovered). The reaction scheme is shown below.
Figure 0007477950000017

50mLの反応器に、上記式(14)で表される化合物(0.48g、7.72mmol、1.0eq.)、2-(4-ブロモフェニル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(0.254g、0.655mmol、1.2eq.)、酢酸パラジウム(28mg、0.109mmol、0.02eq.)、S-Phos(0.112g、0.273mmol、0.5eq.)、炭酸ナトリウム(0.174g、1.64mmol、3.0eq.)、トルエン(3mL)、蒸留水(3mL)、エタノール(1.5mL)を加えた。この懸濁液をバス温95℃に昇温し、同温で16時間撹拌した。この懸濁液に5%塩化アンモニウム水溶液(5mL)、トルエン(10mL)を加え、この懸濁液を約50℃に加熱し、不溶物を濾過し、濾液を2層に分けて、水層を加熱トルエン(10mL)にて抽出し、有機層を合わせて、市水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濃縮し、褐色の粉末(0.41g)を得た。これを約60℃のトルエン(3mL)で溶解させた後、この黒色溶液にヘプタン(2mL)をゆっくり加えた後、すぐにカラム精製(SiO=30g、加熱ヘプタン/トルエン=2/1→1/1)し、無色固体(0.25g)を得た。これを再度カラム精製(NH-SiO=30g、加熱ヘプタン/トルエン=2/1)し、無色固体(0.21g)を得た。これを加熱エタノールにて分散洗浄、濾過、乾燥を行いい、無色の粉末である下記式(15)で表される縮合環化合物(0.16g、0.292mmol、53%)を得た。生成物のH-NMRスペクトルを図2に示す。また、反応スキームを以下に示す。

Figure 0007477950000018
A 50 mL reactor was charged with the compound represented by the above formula (14) (0.48 g, 7.72 mmol, 1.0 eq.), 2-(4-bromophenyl)-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine (0.254 g, 0.655 mmol, 1.2 eq.), palladium acetate (28 mg, 0.109 mmol, 0.02 eq.), S-Phos (0.112 g, 0.273 mmol, 0.5 eq.), sodium carbonate (0.174 g, 1.64 mmol, 3.0 eq.), toluene (3 mL), distilled water (3 mL), and ethanol (1.5 mL). The bath temperature of this suspension was raised to 95° C., and the suspension was stirred at the same temperature for 16 hours. To this suspension, 5% aqueous ammonium chloride solution (5 mL) and toluene (10 mL) were added, and the suspension was heated to about 50°C. Insoluble matter was filtered off, and the filtrate was separated into two layers. The aqueous layer was extracted with heated toluene (10 mL). The organic layers were combined, washed with city water and saturated saline, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated to obtain a brown powder (0.41 g). This was dissolved in toluene (3 mL) at about 60°C, and then heptane (2 mL) was slowly added to the black solution. Immediately, column purification (SiO 2 = 30 g, heated heptane/toluene = 2/1 → 1/1) was performed to obtain a colorless solid (0.25 g). This was again subjected to column purification (NH-SiO 2 = 30 g, heated heptane/toluene = 2/1) to obtain a colorless solid (0.21 g). This was dispersed and washed with heated ethanol, filtered, and dried to obtain a fused ring compound (0.16 g, 0.292 mmol, 53%) represented by the following formula (15) in the form of a colorless powder. The 1 H-NMR spectrum of the product is shown in Figure 2. The reaction scheme is shown below.
Figure 0007477950000018

<有機EL素子1の製造>
以下に示す方法により、有機EL素子1を製造した。
<Manufacture of Organic EL Element 1>
Organic EL element 1 was produced by the following method.

[工程1]
基板2として、ITOからなる厚み150nmのパターニングされた電極(陰極3)が形成されている平均厚さ0.7mmの市販されている透明ガラス基板を用意した。そして、陰極3を有する基板2を、アセトン中、イソプロパノール中で超音波洗浄し、その後、UVオゾン洗浄を20分間行った。
[Step 1]
A commercially available transparent glass substrate having an average thickness of 0.7 mm and a patterned electrode (cathode 3) made of ITO and having a thickness of 150 nm was prepared as the substrate 2. The substrate 2 having the cathode 3 was ultrasonically cleaned in acetone and isopropanol, and then UV ozone cleaning was performed for 20 minutes.

[工程2]
前記[工程1]で作製したITO電極(陰極3)上に、亜鉛金属をターゲットとし、反応ガスとして酸素をキャリアガスとしてアルゴンを用いたスパッタ法により、平均厚さ10nmの酸化亜鉛(ZnO)層を形成した。その後、イソプロパノール、アセトンで洗浄を行った。さらに、本基板をスピンコーターにセットし、1質量%の酢酸マグネシウム溶液(水/エタノール=1/3)を毎分1600回転で60秒スピンコートし、大気下でホットプレートにより、400℃で、1時間アニールを行った。続いて本基板を水で洗浄した後、大気下でホットプレートにより、250℃で、30分間乾燥させ、金属酸化物層4を形成した。
[Step 2]
On the ITO electrode (cathode 3) prepared in the above [Step 1], a zinc oxide (ZnO) layer with an average thickness of 10 nm was formed by sputtering using zinc metal as a target, oxygen as a reactive gas, and argon as a carrier gas. Then, the substrate was washed with isopropanol and acetone. Furthermore, the substrate was set on a spin coater, and a 1% by mass magnesium acetate solution (water/ethanol = 1/3) was spin-coated at 1600 rpm for 60 seconds, and annealed at 400 ° C. for 1 hour on a hot plate under atmospheric conditions. The substrate was then washed with water, and dried at 250 ° C. for 30 minutes on a hot plate under atmospheric conditions to form a metal oxide layer 4.

[工程3]
次に、以下に示す方法により、電子注入・輸送層5を形成した。
なお、実施例1と、比較例1は、電子注入・輸送層5が異なるのみで、その他の層は、同様である。以下に、実施例1、比較例1における、電子注入・輸送層5の形成方法を示す。
[Step 3]
Next, the electron injection/transport layer 5 was formed by the method described below.
The other layers are similar between Example 1 and Comparative Example 1, except for the electron injecting/transporting layer 5. The method of forming the electron injecting/transporting layer 5 in Example 1 and Comparative Example 1 will be described below.

(実施例1)
上記のようにして合成した、式(15)で表わされる縮合環化合物(1質量%)と、上記式(6-1)で表わされる1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN、2質量%)をシクロペンタノンに溶解し、混合溶液を得た。次に、前記[工程2]で作製した陰極3および金属酸化物層4の形成されている基板2をスピンコーターに設置した。そして、混合溶液を金属酸化物層4上に滴下しながら、基板2を毎分3000回転で30秒間回転させて塗膜を形成した。その後、ホットプレートを用いて窒素雰囲気下で120℃、2時間のアニール処理を施し、電子注入・輸送層5を形成した。得られた電子注入・輸送層5の平均厚さは30nmであった。
Example 1
The fused ring compound (1 mass%) represented by the formula (15) synthesized as described above and 1,5-diazabicyclo[4.3.0]nonene-5 (DBN, 2 mass%) represented by the formula (6-1) were dissolved in cyclopentanone to obtain a mixed solution. Next, the cathode 3 and the substrate 2 on which the metal oxide layer 4 was formed, which were prepared in the above [Step 2], were placed on a spin coater. Then, while dropping the mixed solution onto the metal oxide layer 4, the substrate 2 was rotated at 3000 revolutions per minute for 30 seconds to form a coating film. Thereafter, an annealing treatment was performed at 120° C. for 2 hours using a hot plate under a nitrogen atmosphere to form an electron injection/transport layer 5. The average thickness of the obtained electron injection/transport layer 5 was 30 nm.

(比較例1)
下記式(16):

Figure 0007477950000019
で表わされる縮合環化合物[東京化成工業(TCI)製、2-デシル-7-フェニル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェン](1質量%)と、上記式(6-1)で表わされる1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN、2質量%)をシクロペンタノンに溶解し、混合溶液を得た。次に、前記[工程2]で作製した陰極3および金属酸化物層4の形成されている基板2をスピンコーターに設置した。そして、混合溶液を金属酸化物層4上に滴下しながら、基板2を毎分3000回転で30秒間回転させて塗膜を形成した。その後、ホットプレートを用いて窒素雰囲気下で120℃、2時間のアニール処理を施し、電子注入・輸送層5を形成した。得られた電子注入・輸送層5の平均厚さは30nmであった。 (Comparative Example 1)
The following formula (16):
Figure 0007477950000019
A fused ring compound represented by the formula (6-1) [manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (TCI), 2-decyl-7-phenyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene] (1 mass%) and 1,5-diazabicyclo[4.3.0]nonene-5 (DBN, 2 mass%) represented by the formula (6-1) were dissolved in cyclopentanone to obtain a mixed solution. Next, the substrate 2 on which the cathode 3 and metal oxide layer 4 formed in the above [Step 2] were formed was placed on a spin coater. Then, while dropping the mixed solution onto the metal oxide layer 4, the substrate 2 was rotated at 3000 revolutions per minute for 30 seconds to form a coating film. Thereafter, an annealing treatment was performed at 120° C. for 2 hours using a hot plate under a nitrogen atmosphere to form an electron injection/transport layer 5. The average thickness of the obtained electron injection/transport layer 5 was 30 nm.

[工程4]
次に、電子注入・輸送層5までの各層が形成された基板2を、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
また、下記式(17)で示されるビス[2-(2-ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(Zn(BTZ))と、
下記式(18)で示されるトリス[1-フェニルイソキノリン]イリジウム(III)(Ir(piq))と、
下記式(19)で示されるN,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニル-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン(α-NPD)と、
下記式(20)で示されるN4,N4’-ビス(ジベンゾ[b,d]チオフェン-4-イル)-N4,N4’-ジフェニルビフェニル-4,4’-ジアミン(DBTPB)と、
Alとを、それぞれアルミナルツボに入れて蒸着源にセットした。

Figure 0007477950000020
[Step 4]
Next, the substrate 2 on which each layer up to the electron injection/transport layer 5 had been formed was fixed to a substrate holder of a vacuum deposition apparatus.
Also, bis[2-(2-benzothiazolyl)phenolato]zinc(II) (Zn(BTZ) 2 ) represented by the following formula (17):
tris[1-phenylisoquinoline]iridium(III) (Ir(piq) 3 ) represented by the following formula (18):
N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (α-NPD) represented by the following formula (19),
N4,N4'-bis(dibenzo[b,d]thiophen-4-yl)-N4,N4'-diphenylbiphenyl-4,4'-diamine (DBTPB) represented by the following formula (20),
Al was placed in an alumina crucible and set in the deposition source.
Figure 0007477950000020

そして、真空蒸着装置内を約1×10-5Paの圧力となるまで減圧して、Zn(BTZ)をホスト、Ir(piq)をドーパントとして20nm共蒸着し、発光層6を成膜した。この時、ドープ濃度は、Ir(piq)が発光層6全体に対して6質量%となるようにした。
次に、発光層6まで形成した基板2上に、DBTPBとα-NPDをそれぞれ10nmと30nmをそれぞれ蒸着することにより、正孔輸送層7を成膜した。
さらに、三酸化モリブデンMoOを真空一貫で蒸着することにより成膜し、膜厚が10nmの正孔注入層8を形成した。
Then, the pressure inside the vacuum deposition apparatus was reduced to about 1×10 −5 Pa, and Zn(BTZ) 2 was co-deposited as a host and Ir(piq) 3 as a dopant to a thickness of 20 nm to form the light-emitting layer 6. At this time, the doping concentration of Ir(piq) 3 was set to 6 mass % with respect to the entire light-emitting layer 6.
Next, on the substrate 2 on which the light-emitting layer 6 had been formed, DBTPB and α-NPD were evaporated to thicknesses of 10 nm and 30 nm, respectively, to form a hole-transporting layer 7 .
Furthermore, molybdenum trioxide (MoO3 ) was deposited by vacuum evaporation throughout to form a hole injection layer 8 having a thickness of 10 nm.

[工程5]
次に、正孔注入層8まで形成した基板2上に、アルミニウム(陽極9)を膜厚が100nmとなるように蒸着して、有機EL素子を得た。
[Step 5]
Next, aluminum (anode 9) was evaporated to a film thickness of 100 nm on the substrate 2 on which the hole injection layer 8 had been formed, to obtain an organic EL element.

(有機EL素子の発光特性測定)
全ての素子に対して、ケースレー社製の「2400型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「LS-100」を用いて輝度を測定した。その後、初期輝度を1000cd/mとして連続駆動し、経過時間に対する輝度の変化を調べた。
(Measurement of Light Emitting Characteristics of Organic EL Elements)
Voltage was applied to all the elements using a Keithley 2400 Source Meter, and the luminance was measured using a Konica Minolta LS-100. After that, the elements were continuously driven with an initial luminance of 1000 cd/ m2 , and the change in luminance over time was examined.

(逆構造有機EL素子におけるトリアジン構造を有する縮合環化合物からなる層の重要性)
図3(a)に実施例1、比較例1の輝度-電圧特性を示す。
式(15)で表わされる縮合環化合物、及び式(16)で表わされる縮合環化合物は、共に溶媒に対する溶解性が高く、塗布工程で良好な薄膜を形成できた。
式(15)で表わされる縮合環化合物の分子構造と、式(16)で表わされる縮合環化合物の分子構造と、の主な違いは、電子輸送部として、トリアジン構造を持っているか否かであるが、この違いがデバイス特性に現れている。即ち、トリアジン構造を含む縮合環化合物(ヘテロアセン化合物)から形成された実施例1は、低い電圧で駆動できているのに対し、比較例1の駆動電圧は高い。
さらに、図3(b)に示す外部量子効率にも、実施例1と比較例1との間で大きな差が観測された。実施例1では、11%程度の最大外部量子効率が得られているのに対し、比較例1では発光効率が極めて低い。このことから、トリアジン構造を含む縮合環化合物が電子注入・輸送に極めて有効であるといえる。
(Importance of Layer Made of Fused Ring Compound Having Triazine Structure in Inverted Structure Organic EL Device)
FIG. 3(a) shows the luminance-voltage characteristics of Example 1 and Comparative Example 1.
The fused ring compound represented by formula (15) and the fused ring compound represented by formula (16) both have high solubility in a solvent, and could form a good thin film in the coating step.
The main difference between the molecular structure of the fused ring compound represented by formula (15) and the molecular structure of the fused ring compound represented by formula (16) is whether or not the electron transport moiety has a triazine structure, and this difference is reflected in the device characteristics. That is, Example 1 formed from a fused ring compound (heteroacene compound) containing a triazine structure can be driven at a low voltage, whereas Comparative Example 1 has a high driving voltage.
Furthermore, a large difference was observed in the external quantum efficiency shown in Fig. 3(b) between Example 1 and Comparative Example 1. In Example 1, a maximum external quantum efficiency of about 11% was obtained, whereas the luminous efficiency was extremely low in Comparative Example 1. From this, it can be said that the fused ring compound containing a triazine structure is extremely effective in electron injection and transport.

本発明の縮合環化合物は、有機EL素子等の発光素子の形成に利用できる。 The fused ring compound of the present invention can be used to form light-emitting elements such as organic EL elements.

1:有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子
2:基板
3:陰極
4:金属酸化物層
5:電子注入・輸送層
6:発光層
7:正孔輸送層
8:正孔注入層
9:陽極
1: Organic EL (electroluminescence) element 2: Substrate 3: Cathode 4: Metal oxide layer 5: Electron injection/transport layer 6: Light-emitting layer 7: Hole transport layer 8: Hole injection layer 9: Anode

Claims (7)

下記式(1):
Figure 0007477950000021
[式(1)中のRの少なくとも1つは、下記式(2):
Figure 0007477950000022
中のXと結合しており、
式(1)中の環A及び環A’は、隣接環と任意の位置で縮合する、下記式(1a-2)、式(1a-3):
Figure 0007477950000023
のいずれかで表される環構造を表し、
式(1)中のRであって、式(2)中のXと結合していないR、並びに式(2)中のRは、独立に水素、又は炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のアルキルチオ基、炭素数1~10のアルキルアミノ基、炭素数2~10のアシル基、炭素数7~20のアラルキル基、置換若しくは未置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族6員複素環基からなる群から選択される1価の置換基であり、隣接する置換基が一体となって環を形成してもよく、
式(1)中のnは、1である。]で表されることを特徴とする、縮合環化合物
The following formula (1):
Figure 0007477950000021
[At least one of R in formula (1) is represented by the following formula (2):
Figure 0007477950000022
It is bonded to X in the
The ring A and the ring A′ in the formula (1) are fused to the adjacent ring at any position, and the ring A and the ring A′ in the formula (1) are represented by the following formula (1a-2) and formula (1a-3):
Figure 0007477950000023
[0036]
R in formula (1) which is not bonded to X in formula (2) and R in formula (2) are independently hydrogen or a monovalent substituent selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aromatic 6-membered heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms, and adjacent substituents may be joined together to form a ring,
In the formula (1), n is 1 .
基板上に、陰極と発光層と陽極とがこの順に設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記陰極と前記発光層との間に、請求項1に記載の縮合環化合物からなる層を有することを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。
An organic electroluminescence element having a cathode, a light-emitting layer, and an anode provided in this order on a substrate,
13. An organic electroluminescence device comprising a layer comprising the fused ring compound according to claim 1 between the cathode and the light-emitting layer.
前記縮合環化合物からなる層が、還元剤を含む、請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescence element according to claim 2, wherein the layer made of the fused ring compound contains a reducing agent. 前記縮合環化合物からなる層が、前記縮合環化合物からプロトンを引き抜く能力を有する酸解離定数pKaが1以上である塩基性の化合物を含む、請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 3. The organic electroluminescence device according to claim 2, wherein the layer made of the fused ring compound contains a basic compound having an acid dissociation constant pKa of 1 or more and capable of abstracting a proton from the fused ring compound . 前記陰極と前記発光層との間に、金属酸化物からなる電子注入層を有する、請求項2~4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescence element according to any one of claims 2 to 4, having an electron injection layer made of a metal oxide between the cathode and the light-emitting layer. 請求項2~5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする、表示装置。 A display device comprising an organic electroluminescence element according to any one of claims 2 to 5. 請求項2~5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする、照明装置。 A lighting device comprising an organic electroluminescence element according to any one of claims 2 to 5.
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