JPWO2013105615A1 - イリジウム錯体化合物並びに該化合物を含む溶液組成物、有機電界発光素子、表示装置及び照明装置 - Google Patents

イリジウム錯体化合物並びに該化合物を含む溶液組成物、有機電界発光素子、表示装置及び照明装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、有機溶媒に可溶であり、化合物が再析出すること無く長期保存が可能であり、さらには該化合物を用いて作製される有機電界発光素子の駆動電圧が低く発光効率が高いイリジウム錯体化合物、及び該化合物を含む有機電界発光素子、並びに該有機電界発光素子を用いた表示装置及び照明装置を提供することを目的とする。本発明は、特定の化学構造を有するイリジウム錯体化合物に関する。さらには該化合物を用いて作製される、駆動電圧が低く駆動寿命が長い有機電界発光素子に関する。

Description

本発明はイリジウム錯体化合物に関し、特に、有機電界発光素子の発光層の材料として有用なイリジウム錯体化合物、該化合物を含有する組成物、該組成物を用いて作製する有機電界発光素子、該有機電界発光素子を含む表示装置及び照明装置に関する。
近年、有機電界発光照明(有機EL照明)や有機電界発光ディスプレイ(有機ELディスプレイ)など、有機電界発光素子(以下、「有機EL素子」と称すこともある。)を利用する各種電子デバイスが実用化されつつある。有機EL素子は、印加電圧が低く消費電力が小さく、面発光であり、三原色発光も可能であることから、照明やディスプレイへの適用が盛んに検討されている。そのためにも発光効率の改善が求められる。発光効率の改善としては、例えば、有機EL素子の発光層に燐光発光材料を利用することが提案されている。燐光発光材料としては、例えば、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウムアセチルアセトナート(Irppy(acac))や、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)(Ir(ppy))イリジウムをはじめとしたオルソメタル化イリジウム錯体が広く知られている。
このような燐光発光材料を使用して有機EL素子を形成する方法としては、主に真空蒸着法が利用されている。しかし通常、素子は発光層や電荷注入層、電荷輸送層など複数の層を積層することにより製造される故、真空蒸着法では、蒸着プロセスが煩雑となり、生産性に乏しく、かつ、これら素子からなる照明やディスプレイのパネルの大型化が極めて難しいという問題があった。
一方、有機EL素子は、塗布法により成膜し、層を形成していくことも可能である。塗布法では、真空蒸着法に比べて、容易にかつ歩留まりよく、安定した層を形成できるため、ディスプレイや照明装置の量産化や大型デバイスへの適用が期待されている。
ここで塗布法による成膜のためには、層に含まれる有機材料が有機溶媒に溶解しやすい状態であることが必要である。通常、用いられる有機溶媒としては、例えばトルエンのような低沸点で低粘度の溶媒が使用される。このような溶媒を使用して作製したインクは、スピンコート法などにより容易に成膜することができる。また、有機溶媒については、塗布膜の均一性や作業上の安全性の観点から、フェニルシクロヘキサンのような、揮発性が低く、引火点が高い有機溶媒が工業的にはより好ましく使用される。さらに、有機材料と溶媒とを含む組成物は、有機材料が保存中に再び析出することなく均一な状態を保持する、すなわちポットライフが十分長いことが要求される。
塗布法による有機EL素子の製造については、Ir(ppy)(acac)を主骨格としたイリジウム錯体を1,2−ジクロロエタンに溶解し、塗布法により作製した素子(特許文献1)、特定の置換基を有するビフェニルピリジン配位子のイリジウム錯体をトルエン等の有機溶媒に溶解し、塗布法により作製した素子(特許文献2)が開示されている。
しかし、これらの素子は、塗布法により作製できるものの、駆動電圧が高く、発光効率が低いという点で改良の余地があった。
このような背景から、駆動電圧が下がるようなイリジウム錯体の改良も提案されている(特許文献3)。
日本国特開2006−290781号公報 国際公開第2004/026886号 国際公開第2011/032626号
しかしながら、イリジウム錯体化合物を溶解した組成物のポットライフについては、何ら言及はなく、量産化という観点からはまだまだ検討が不十分であった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、トルエンやフェニルシクロヘキサンのような有機溶媒に可溶であり、該組成物中の固形分が再析出すること無く長期保存が可能であり、さらにはそれを用いて作製される素子の駆動電圧が低く発光効率が高いイリジウム錯体化合物を提供することを課題とする。
また、本発明は駆動電圧が低く、発光効率が高い有機電界発光素子、並びに該有機電界素子を含む表示装置及び照明装置を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、ある特定の化学構造を有するイリジウム錯体化合物が、トルエンやフェニルシクロヘキサン等の有機溶媒への溶解性が十分高く、かつ、該化合物と溶媒とを含む組成物は固形分が再析出すること無く長期保存が可能であり、さらにはそれを用いて作製される素子の駆動電圧が低く発光効率が高くなることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、下記[1]〜[22]に存する。
[1] 下記式(1)で表されるイリジウム錯体化合物。
Figure 2013105615
[式(1)において、環Aは、炭素原子CおよびCを含む、6員環もしくは5員環の芳香族炭化水素環または6員環もしくは5員環の芳香族複素環を表し、環Bは、炭素原子Cおよび窒素原子Nを含む、6員環または5員環の含窒素芳香族複素環を表す。Lは有機配位子である。aおよびbは、それぞれ独立に1から4の整数を表す。nは1から3の整数を表す。
およびRは、それぞれ、環Aおよび環Bを構成する炭素原子または窒素原子に結合する置換基を表し、RまたはRが複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。
これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
aが2以上で、かつ複数のRが隣合う場合、隣合っているR同士が、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。bが2以上で、かつ複数のRが隣合う場合、隣合っているR同士が、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。また、RおよびRが、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。
同士、R同士またはRとRとが結合することにより形成された環は、さらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
ただし、RおよびRのうち、少なくとも1つは下記式(2)で表される。
Figure 2013105615
式(2)において、Xは、複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、炭素数6〜20の(ヘテロ)アリーレン基を表し、Arは、複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す。
これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。Zは、下記式(3)で表される。cは1から3の整数を表す。dは0から3の整数を表す。
Figure 2013105615
式(3)において、複数のR’はそれぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基である。
rは1から20の整数を示す。]
[2] 前記式(1)において、環Aに結合する置換基Rのうち、少なくとも一つが前記式(2)で表される、前項[1]に記載のイリジウム錯体化合物。
[3] 前記式(1)において、環Bに結合する置換基Rのうち、少なくとも一つが前記式(2)で表される、前項[1]または[2]に記載のイリジウム錯体化合物。
[4] 前記式(1)において、環Aがベンゼン環またはピリジン環である、前項[1]〜[3]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[5] 下記式(1−1)で表される、前項[1]〜[4]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
Figure 2013105615
[式(1−1)において、環B、R、L、bおよびnは、それぞれ式(1)と同義である。
〜Rは、それぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。
これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
また、R〜Rは、隣り合うR〜Rと、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、環を形成してもよい。
これらの環はさらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
なお、式(1−1)で表されるイリジウム錯体化合物は、R〜Rにおいて、少なくとも1つの前記式(2)で表される基を有する。]
[6] 前記Rが前記式(2)で表される、前項[5]に記載のイリジウム錯体化合物。
[7] 前記Rが前記式(2)で表される、前記[5]に記載のイリジウム錯体化合物。
[8] 前記環Bが、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、またはチアゾール環である、前項[1]〜[7]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[9] 前記環Bがピリジン環である、前項[1]〜[7]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[10] 前記環Bがピラジン環である、前項[1]〜[7]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[11] 前記環Bがピリミジン環である、前項[1]〜[7]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[12] 前記環Bがイミダゾール環である、前項[1]〜[7]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[13] 前記式(2)において、dが1から3の整数である、前項[1]〜[12]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[14] 前記式(2)において、Arが炭素数6〜20の芳香族炭化水素基である、前項[1]〜[13]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[15] 前記式(2)において、Arに置換していてもよい置換基が、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数1〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基である、前項[1]〜[14]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[16] 前記[1]〜[15]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物を含む発光材料。
[17] 前記[1]〜[15]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物及び溶媒を含む組成物。
[18] 陽極、陰極、及び該陽極と該陰極の間に少なくとも1層の有機層を有する有機電界発光素子であって、前記有機層のうち少なくとも1層が、前記[1]〜[15]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物を含む有機電界発光素子。
[19] 前記有機層が、電荷輸送材料としてさらに含窒素芳香族複素環化合物を含む、前記[18]に記載の有機電界発光素子。
[20] 前記有機層が、前記[17]に記載の組成物を用いて形成された層である、前記[18]または[19]に記載の有機電界発光素子。
[21] 前記[18]〜[20]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた表示装置。
[22] 前記[18]〜[20]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた照明装置。
すなわち、本発明のイリジウム錯体化合物は、置換フェニルピリジンや置換フェニルキノリン骨格のような配位子に、炭素鎖が2〜20のアルキル基を介してさらにその末端に炭素数3〜20の芳香環が置換する構造とすることにより、溶解性が高く、有機電界発光素子用材料として良好な性能を示す。また、本発明のイリジウム錯体化合物を含む有機電界発光素子は、発光効率、駆動電圧等の点で良好な性能を示す。
本発明のイリジウム錯体化合物は、トルエンやフェニルシクロヘキサンのような有機溶媒に可溶であり、かつ、該イリジウム錯体化合物と溶媒とを含有する組成物は、固形分が析出すること無く長期保存が可能である。また、該イリジウム錯体化合物を含む有機電界発光素子は、発光効率が高く、低い電圧で駆動可能であるとともに駆動安定性が高い。したがって、本発明のイリジウム錯体化合物は有機電界発光素子用材料として有用であり、該化合物を含む有機電界発光素子は塗布法にて作製することが可能であり、該有機電界発光素子は表示装置及び照明装置として有用である。
図1は、化合物D−1のH−NMRのチャートを示す図である。 図2は、本発明の有機電界発光素子の構造の一例を模式的に示す断面図である。
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形して実施することができる。
なお、本文中で(ヘテロ)アリール基とは、1個の遊離原子価を有する、芳香族炭化水素基および芳香族複素環基の両方を意味する。
ここで、本発明において、遊離原子価とは、有機化学・生化学命名法(上)(改定第2版、南江堂、1992年発行)に記載のとおり、他の遊離原子価と結合を形成できるものを言う。すなわち、例えば、「1個の遊離原子価を有するベンゼン環」はフェニル基のことを言い、「2個の遊離原子価を有するベンゼン環」はフェニレン基のことを言う。
また、単に“ppm”と記載した場合は、“重量ppm”のことを示す。
<イリジウム錯体化合物>
本発明のイリジウム錯体化合物は、下記式(1)で表される。
Figure 2013105615
式(1)において、環Aは、炭素原子CおよびCを含む、6員環もしくは5員環の芳香族炭化水素環または6員環もしくは5員環の芳香族複素環を表し、環Bは、炭素原子Cおよび窒素原子Nを含む、6員環または5員環の含窒素芳香族複素環を表す。
6員環もしくは5員環の芳香族炭化水素環または6員環もしくは5員環の芳香族複素環としては、ベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、イミダゾール環、フラン環、チオフェン環等が挙げられ、耐久性および合成の観点から、ベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環が好ましく、中でも、ベンゼン環、ピリジン環がより好ましく、ベンゼン環がさらに好ましい。
6員環または5員環の含窒素芳香族複素環としては、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、1,3,5−トリアジン環、イミダゾール環、トリアゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環等が挙げられ、耐久性および合成の観点から、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環が好ましく、中でも、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、イミダゾール環が好ましく、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環がより好ましい。
Lは有機配位子である。aおよびbは、それぞれ独立して1から4の整数を表す。nは1から3の整数を表す。
なお、本明細書中の化学式において、破線で示す結合は配位結合を表す。
およびRは、それぞれ、環Aおよび環Bを構成する炭素原子または窒素原子に結合する置換基を表し、RまたはRが複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。
これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
aが2以上で、かつ複数のRが隣合う場合、隣合っているR同士が、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。
具体的にはフルオレン環、ナフタレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、クリセン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環、テトラヒドロナフタレン環、キノリン環、キナゾリン環、アザフェナントレン環、アザトリフェニレン環等が挙げられる。中でも、フルオレン環、ナフタレン環、カルバゾール環、カルボリン環、キノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、アザトリフェニレン環が好ましく、フルオレン環、ナフタレン環、カルバゾール環であることがさらに好ましい。
bが2以上で、かつ複数のRが隣合う場合、隣合っているR同士が、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。
そのような環の具体例としては、カルボリン環、ジアザカルバゾール環、アザジベンゾフラン環、アザジベンゾチオフェン環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズオキサジアゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズチアジアゾール環、キノリン環、テトラヒドロキノリン環、イソキノリン環、テトラヒドロイソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、ジアザアントラセン環、アザフェナントレン環、ジアザフェナントレン環、アザトリフェニレン環、ジアザトリフェニレン環等が挙げられる。中でも、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、アザフェナントレン環、アザトリフェニレン環が好ましく、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、アザフェナントレン環、アザトリフェニレン環がより好ましい。
また、RおよびRが、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。
そのような環の具体例としては、アザフェナントレン環、ジアザフェナントレン環、アザトリフェニレン環、ジアザトリフェニレン環等が挙げられる。中でも、アザトリフェニレン環、ジアザトリフェニレン環が好ましい。
同士、R同士またはRとRとが結合することにより形成された環はさらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
ただし、RおよびRのうち、少なくとも1つは下記式(2)で表される。
Figure 2013105615
式(2)において、Xは、複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、炭素数6〜20の(ヘテロ)アリーレン基を表し、Arは、複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す。
これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
Zは、下記式(3)で表される。cは1から3の整数を表し、溶解性と性能を両立させる観点から1または2が好ましく、中でも1がさらに好ましい。dは0から3の整数を表し、耐久性の観点から1から3の整数が好ましく、中でも1または2が好ましい。
Figure 2013105615
式(3)において、複数のR’はそれぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基である。
耐久性の観点から、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基が好ましく、中でも、水素原子であることがより好ましい。
rは1から20の整数を表す。溶解性及び電気的耐久性の観点から、rは2以上18未満が好ましく、中でも3以上15未満がより好ましく、3以上10未満がさらに好ましい。
前記式(1)で表される本発明のイリジウム錯体化合物は、下記式(1−1)で表されることがより好ましい。
Figure 2013105615
式(1−1)において、環B、R、L、bおよびnは、それぞれ式(1)と同義である。
〜Rは、それぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。
これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
また、R〜Rは、隣り合うR〜Rと、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して環を形成してもよい。
そのような環の具体例としては、フルオレン環、ナフタレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、クリセン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環、テトラヒドロナフタレン環、キノリン環、キナゾリン環、アザフェナントレン環、アザトリフェニレン環等が挙げられる。中でも、フルオレン環、ナフタレン環、カルバゾール環、カルボリン環、キノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、またはアザトリフェニレン環が好ましく、フルオレン環、ナフタレン環、またはカルバゾール環であることがさらに好ましい。
これらの環はさらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
なお、式(1−1)で表されるイリジウム錯体化合物は、R〜Rにおいて、少なくとも1つの前記式(2)で表される基を有する。
本発明のイリジウム錯体化合物は、前記式(2)で表される置換基を有する。該置換基を有することで本発明のイリジウム錯体化合物は、有機溶媒に対する溶解性が向上する。駆動電圧ならびに耐久性の観点から、RまたはRのうち少なくとも1つが該置換基を有することが好ましい。また、駆動電圧ならびに耐久性の観点から、R〜Rのうち少なくとも1つが該置換基を有することが好ましく、中でも、RまたはRが該置換基を有することがより好ましく、Rが該置換基を有することがさらに好ましい。
<R〜R
およびRは、それぞれ、環Aおよび環Bを構成する炭素原子または窒素原子に結合する置換基を表し、RまたはRが複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。
〜Rは、それぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。
炭素数1〜20のアルキル基の具体例としては、直鎖状のアルキル基、分岐状のアルキル基および環状のアルキル基などが挙げられ、より具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。中でも、メチル基、エチル基や、n−ブチル基、n−ヘキシル基等の直鎖状アルキル基が好ましい。
炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基の具体例としては、直鎖状のアルキル基、分岐状のアルキル基および環状のアルキル基を構成する水素原子の一部が(ヘテロ)アリール基で置換された基のことを指し、より具体的には、1−フェニル−1−エチル基、クミル基、3−ピリジル−1−プロピル基、3−フェニル−1−プロピル基、4−フェニル−1−ブチル基、5−フェニル−1−ペンチル基、6−ピリジル−1−ヘキシル基、6−フェニル−1−ヘキシル基、7−フェニル−1−ヘプチル基、4−フェニル−1−シクロヘキシル基、テトラヒドロナフチル基などが挙げられる。中でも、5−フェニル−1−ペンチル基、6−フェニル−1−ヘキシル基、7−フェニル−1−ヘプチル基が好ましい。
炭素数1〜20のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、オクタデシルオキシ基等が挙げられる。中でも、ヘキシルオキシ基が好ましい。
炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基の具体例としては、ピリジルオキシ基、フェノキシ基、4−メチルフェニルオキシ基等が挙げられる。中でも、フェノキシ基が好ましい。
炭素数1〜20であるアルキルシリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ジメチルフェニル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基等が挙げられ、中でもトリイソプロピル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基が好ましい。
炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基の具体例としては、ジフェニルピリジルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられ、中でもトリフェニルシリル基が好ましい。
炭素数2〜20のアルキルカルボニル基の具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ピバロイル基、カプロイル基、デカノイル基、シクロヘキシルカルボニル基等が挙げられ、中でもアセチル基、ピバロイル基が好ましい。
炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基の具体例としては、アリルカルボニル基、ベンゾイル基、ナフトイル基、アントライル基等が挙げられ、中でもベンゾイル基が好ましい。
炭素数2〜20のアルキルアミノ基の具体例としては、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基等が挙げられ、中でもジメチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基が好ましい。
炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基の具体例としては、(4−ピリジルフェニル)フェニルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジ(4−トリル)アミノ基、ジ(2,6−ジメチルフェニル)アミノ基等が挙げられ、中でもジフェニルアミノ基、ジ(4−トリル)アミノ基が好ましい。
炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基とは、1個の遊離原子価を有する、芳香族炭化水素基および芳香族複素環基の両方を意味する。その具体例としては、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環等の基が挙げられる。
量子収率及び耐久性の観点から、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環が好ましく、中でも、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ピリジン環がより好ましく、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環がさらに好ましい。
これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基の具体例は、前項にて説明したものと同様である。
aが2以上で、かつ複数のRが隣合う場合、隣合っているR同士が、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。
そのような環の具体例としては、フルオレン環、ナフタレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、クリセン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環、テトラヒドロナフタレン環、キノリン環、キナゾリン環、アザフェナントレン環、アザトリフェニレン環等が挙げられる。中でも、フルオレン環、ナフタレン環、カルバゾール環、カルボリン環、キノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、アザトリフェニレン環が好ましく、フルオレン環、ナフタレン環、カルバゾール環であることがさらに好ましい。
bが2以上で、かつ複数のRが隣合う場合、隣合っているR同士が、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。
そのような環の具体例としては、カルボリン環、ジアザカルバゾール環、アザジベンゾフラン環、アザジベンゾチオフェン環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズオキサジアゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズチアジアゾール環、キノリン環、テトラヒドロキノリン環、イソキノリン環、テトラヒドロイソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、ジアザアントラセン環、アザフェナントレン環、ジアザフェナントレン環、アザトリフェニレン環、ジアザトリフェニレン環等が挙げられる。中でも、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、アザフェナントレン環、アザトリフェニレン環が好ましく、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、アザフェナントレン環、アザトリフェニレン環がより好ましい。
また、RおよびRが、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。
そのような環の具体例としては、アザフェナントレン環、ジアザフェナントレン環、アザトリフェニレン環、ジアザトリフェニレン環等が挙げられ、中でも、アザトリフェニレン環、ジアザトリフェニレン環が好ましい。
これらの環はさらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。これらの置換基の具体例は、前項にて説明したものと同様である。
また、R〜Rは、隣り合うR〜Rと、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、環を形成してもよい。
そのような環の具体例としては、フルオレン環、ナフタレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、クリセン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環、テトラヒドロナフタレン環、キノリン環、キナゾリン環、アザフェナントレン環、アザトリフェニレン環等が挙げられる。中でも、フルオレン環、ナフタレン環、カルバゾール環、カルボリン環、キノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、アザトリフェニレン環が好ましく、フルオレン環、ナフタレン環、カルバゾール環であることがさらに好ましい。
これらの環はさらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。これらの置換基の具体例は、前項にて説明したものと同様である。
<X、Ar
Xは、複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、炭素数6〜20の(ヘテロ)アリーレン基を表し、Arは、複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す。
炭素数6〜20の(ヘテロ)アリーレン基は、2個の遊離原子価を有する、芳香族炭化水素基および芳香族複素環基の両方を意味する。
その具体例としては、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環等の基が挙げられる。
量子収率及び耐久性の観点から、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環が好ましく、中でも、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ピリジン環がより好ましく、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環がさらに好ましい。
炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基は、1個の遊離原子価を有する、芳香族炭化水素基および芳香族複素環基の両方を意味する。
その具体例としては、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環等の基が挙げられる。
溶解性及び耐久性の観点から、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環が好ましく、中でも、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環がより好ましく、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環がさらに好ましい。
これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。これらの置換基の具体例は、前記<R〜R>の項にて説明したものと同様である。
<Z>
Zは、前記式(3)にて表される。複数のR’はそれぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基である。
耐久性の観点から、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基が好ましく、中でも、水素原子であることがより好ましい。これらの置換基の具体例は、前記<R〜R>の項にて説明したものと同様である。
rは1から20の整数を表す。溶解性及び電気的耐久性の観点から、2以上18未満が好ましく、中でも3以上15未満がより好ましく、3以上10未満がさらに好ましい。
<L>
Lは有機配位子であり、特に制限は無いが、好ましくは1価の2座配位子であり、より好ましくは下記化学式の中から選ばれる。なお、化学式中の破線は配位結合を表す。
2つの有機配位子Lが存在する場合には、有機配位子Lは互いに異なる構造であっても良い。また、nが3のときは、Lは存在しない。
Figure 2013105615
上記式中、RからR、およびR11からR20はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子で置換されていても良い炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルキル基で置換されていても良いフェニル基またはハロゲン原子を示す。より好ましくは、RとRがメチル基またはt−ブチル基であり、RおよびR11〜R18は、水素原子、または、炭素数1〜20のアルキル基またはハロゲン原子で置換されていても良いフェニル基であり、R19およびR20は炭素数1〜20のアルキル基である。炭素数1〜20のアルキル基の具体例は、前記<R〜R>の項にて説明したものと同様である。
<分子量>
本発明のイリジウム錯体化合物の分子量は、通常850以上、好ましくは900以上、通常3000以下、好ましくは2000以下である。上記範囲内であると、錯体の安定性が良好である。
<具体例>
以下に、本発明に係るイリジウム錯体化合物の好ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。また構造式中のMeはメチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
Figure 2013105615
Figure 2013105615
Figure 2013105615
Figure 2013105615
Figure 2013105615
Figure 2013105615
Figure 2013105615
<構造上の特徴>
本発明のイリジウム錯体化合物が、トルエンやフェニルシクロヘキサンのような有機溶媒に対して十分高い溶解度を有すること、および、素子化した場合の発光効率が高いなど性能が良好である理由は以下のように推測される。
有機溶媒への溶解性を高めるには、通常イリジウム錯体化合物の配位子にアルキル基を導入することが行われている。アルキル基は多くのコンフォメーションをとりうるため、結晶化に際しては再配列のためのエネルギーが上昇する。よって、イリジウム錯体化合物は結晶化しにくくなり溶解性が向上するという効果が期待される。しかし、今般、発明者らの検討によれば、単にアルキル基を導入しても、その鎖長がイリジウム錯体化合物の分子サイズに比して短い場合やその置換位置によって、溶解性が改善されないことがあることが判明した。
また、逆にアルキル基の鎖長が長すぎる場合には溶解性は発現するものの、分子中に占める発光に寄与しない部分が増えるために発光効率の低下等の素子性能の低下を引き起こすことが考えられる。
加えて、アルキル基導入の不利な点として、以下の2点があげられる。一点目は、アルキル基は化学構造的には比較的弱く、芳香環に比べてsp炭素−水素結合がラジカル的に開裂しやすく、分解を引き起こしやすい。このため、素子化したときの駆動寿命が短くなる。もう一点は、発光層に用いられるホスト化合物は通常芳香族化合物であるが、イリジウム錯体にアルキル基を置換すると、ホスト材料に対する相溶性が悪くなるため、塗布により発光層を形成した際にホストと相分離を起こしやすくなり、結果として層内ホスト材料へのイリジウム錯体化合物の分散性が悪くなる。このことは、素子の発光効率の低下や駆動電圧の上昇の原因となる。
本発明のイリジウム錯体化合物は、末端に少なくとも一つの芳香環を有するアルキル基を置換させることにより、有機溶媒への溶解性を向上させつつ、同時に、アルキル基のsp炭素―水素結合の部位を立体的に保護することによりラジカル開裂を抑制し、さらに、芳香族化合物ホスト材料との相溶性を改善することにより、イリジウム錯体化合物の分散性を向上させる。これらの相乗効果により、本発明のイリジウム錯体化合物は、塗布法に適した高い溶解性と十分長いポットライフを有し、さらに、得られる素子の発光効率が高まり、駆動電圧が低下し、駆動寿命が長いという効果を奏する。
以上の様に、本発明のイリジウム錯体化合物を湿式成膜法で形成する有機電界発光素子の有機層に用いることにより、有機電界発光素子の低電圧化ならびに駆動寿命の向上等といった素子性能の向上につながる。
<溶解性の説明>
湿式成膜法は、発光層の有機材料を一旦有機溶媒へ溶解したのち、スピンコート法やインクジェット法などにより塗布し、その後有機溶媒を加熱や減圧あるいは不活性ガスを吹き付けるなどによって蒸発気化させることにより成膜する方法である。必要であれば、成膜した有機材料を溶媒不溶性とするために、たとえば有機材料の分子中にC=C基、C≡C基もしくはベンゾシクロブテン基のような架橋基を存在させることにより、または、加熱もしくは光照射など既知の方法により、架橋させて不溶化することもできる。
このような湿式成膜法において好ましく用いられる有機溶媒の種類は、ヘキサン、ヘプタン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチルのような置換していてもよい脂肪族化合物、トルエン、キシレン、フェニルシクロヘキサン、安息香酸エチルのような置換していてもよい芳香族系化合物、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、または、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンのような置換していてもよい脂環式化合物などがあげられる。これらは単独で用いても良く、塗布のプロセスに好適な塗布液とするために複数種類の溶媒を混合して用いても良い。
主として用いる有機溶媒の種類として好ましくは、芳香族系化合物または脂環式化合物であり、より好ましくは芳香族系化合物である。特に、フェニルシクロヘキサンは湿式成膜プロセスにおいて好ましい粘度と沸点を有しているためより好ましい。
湿式成膜法に好適に用いられるイリジウム錯体化合物の溶解性は、大気圧下25℃において、フェニルシクロヘキサンに対して通常0.3重量%以上、好ましくは1.0重量%以上、より好ましくは1.5重量%以上である。
<イリジウム錯体化合物の合成方法>
本発明のイリジウム錯体化合物は、既知の方法の組み合わせなどにより合成され得る配位子を用い、配位子とIr化合物により合成することができる。
イリジウム錯体化合物の合成方法については、式(I)に示した一段階でトリス錯体を形成する方法、式(II)に示したIr二核錯体のような中間体を形成させたのちにトリス体を形成させる方法等が例示できるが、これらに限定されるものではない。
例えば、式(I)で表される典型的な反応としては、配位子3当量とIr(acac)(イリジウムアセチルアセトナート錯体)1当量の反応により金属錯体を得る方法があげられる。
Figure 2013105615
式(I)において、Rは1価の置換基を表す。
この際、配位子を過剰量用いて反応を促進することもできるし、少量用いて選択性を高めても良い。また、配位子を複数種類用いて逐次的に添加し、混合配位子錯体を形成してもよい。
また、式(II)で表される典型的な反応としては、例えば配位子2当量とIrCl・xHO(イリジウムクロライド・x水和物)1当量の反応によりIr原子2個からなる2核金属錯体などの中間体を得たのち、さらに配位子をIrに対し1当量反応させて金属錯体を得る方法が挙げられる。なお、式(II)におけるRは式(I)におけるRと同義である。
Figure 2013105615
式(I)と同様に反応の効率および選択性を考慮し、実際の配位子とIr化合物の仕込み比は適当に調整することができる。式(II)の場合、最後に添加する配位子を最初の配位子と異なるものを用いることにより、簡便に混合配位子錯体を形成できる。
Ir化合物としては上記のIr(acac)錯体やIrCl・xHO錯体の他に、Irシクロオクタジエニル錯体など、適当なIr化合物を用いても良い。炭酸塩などの塩基化合物、Ag塩などのハロゲントラップ剤、などを併用して反応を促進させてもよい。反応温度は50℃〜400℃程度の温度が好ましく用いられる。一般的に100℃以上の高温が用いられる。反応は無溶媒で行っても良いし、既知の溶媒を用いてもよい。高温反応で行う場合、グリセリン等の高沸点溶媒が好ましい。
<イリジウム錯体化合物の用途>
本発明のイリジウム錯体化合物は、有機電界発光素子に用いられる材料、すなわち有機電界発光素子材料として好適に使用可能であり、有機電界発光素子やその他の発光素子等の発光材料としても好適に使用可能である。
<イリジウム錯体化合物含有組成物>
本発明のイリジウム錯体化合物は、溶解性に優れることから、溶媒とともに使用されることが好ましい。以下、本発明のイリジウム錯体化合物と溶媒とを含有する組成物(以下、「イリジウム錯体化合物含有組成物」と称することもある。)について説明する。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物は、上述の本発明のイリジウム錯体化合物および溶媒を含有する。本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物は通常湿式成膜法で層や膜を形成するために用いられ、特に有機電界発光素子の有機層を形成するために用いられることが好ましい。該有機層は、特に発光層であることが好ましい。
つまり、イリジウム錯体化合物含有組成物は、有機電界発光素子用組成物であることが好ましく、更に発光層形成用組成物として用いられることが特に好ましい。
該イリジウム錯体化合物含有組成物における本発明のイリジウム錯体化合物の含有量は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、通常15重量%以下、好ましくは10重量%以下である。組成物のイリジウム錯体化合物の含有量をこの範囲とすることにより、隣接する層(例えば、正孔輸送層や正孔阻止層)から発光層へ効率よく、正孔や電子の注入が行われ、駆動電圧を低減することができる。尚、本発明のイリジウム錯体化合物はイリジウム錯体化合物含有組成物中に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上が組み合わされて含まれていてもよい。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物を例えば有機電界発光素子用に用いる場合には、上述のイリジウム錯体化合物や溶媒の他、有機電界発光素子、特に発光層に用いられる電荷輸送性化合物を含有することができる。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物を用いて、有機電界発光素子の発光層を形成する場合には、本発明のイリジウム錯体化合物をドーパント材料とし、電荷輸送性化合物をホスト材料として含むことが好ましい。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物に含有される溶媒は、湿式成膜によりイリジウム錯体化合物を含む層を形成するために用いる、揮発性を有する液体成分である。
該溶媒は、溶質である本発明のイリジウム錯体化合物が高い溶解性を有するために、後述の電荷輸送性化合物が良好に溶解する溶媒であれば特に限定されない。好ましい溶媒としては、例えば、n−デカン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、ビシクロヘキサン等のアルカン類;トルエン、キシレン、メチシレン、フェニルシクロヘキサン、テトラリン等の芳香族炭化水素類;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類;1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2−メトキシトルエン、3−メトキシトルエン、4−メトキシトルエン、2,3−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール、ジフェニルエーテル等の芳香族エーテル類;酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸n−ブチル等の芳香族エステル類、シクロヘキサノン、シクロオクタノン、フェンコン等の脂環族ケトン類;シクロヘキサノール、シクロオクタノール等の脂環族アルコール類;メチルエチルケトン、ジブチルケトン等の脂肪族ケトン類;ブタノール、ヘキサノール等の脂肪族アルコール類;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテルアセタート(PGMEA)等の脂肪族エーテル類;等が挙げられる。中でも好ましくは、アルカン類や芳香族炭化水素類であり、さらに好ましくは芳香族炭化水素類であり、特に、フェニルシクロヘキサンは湿式成膜プロセスにおいて好ましい粘度と沸点を有している。
これらの溶媒は1種類を単独で用いてもよく、また2種類以上を任意の組み合わせ、および比率で用いてもよい。
溶媒の沸点は、通常80℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上、特に好ましくは200℃以上である。通常沸点300℃以下、好ましくは270℃以下、より好ましくは250℃以下である。この範囲を下回ると、湿式成膜時において、組成物からの溶媒蒸発により、成膜安定性が低下する可能性がある。
溶媒の含有量は、組成物100重量部に対して、好ましくは10重量部以上、より好ましくは50重量部以上、特に好ましくは80重量部以上、また、好ましくは99.95重量部以下、より好ましくは99.9重量部以下、特に好ましくは99.8重量部以下である。通常発光層の厚みは3〜200nm程度であるが、溶媒の含有量がこの下限を下回ると、組成物の粘性が高くなりすぎ、成膜作業性が低下する可能性がある。一方、この上限を上回ると、成膜後、溶媒を除去して得られる膜の厚みが稼げなくなるため、成膜が困難となる傾向がある。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物が含有し得る電荷輸送性化合物としては、従来有機電界発光素子用材料として用いられているものを使用することができる。例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ビフェニル、フェナントレン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、カルバゾール、カルボリン、インドロカルバゾール、キノリン、フェナントロリン、トリフェニルアミンの誘導体が挙げられる。中でも、電荷輸送性に優れているため安定性が高く、三重項エネルギーが高く本発明のイリジウム錯体化合物の発光効率が高いことから、ベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、カルバゾール、カルボリン、キノリン、トリフェニルアミンの誘導体が好ましい。具体的には、国際公開第2012/096263号記載の化合物が挙げられ、中でも国際公開第2012/096263号記載の一般式(A)、一般式(E)で表される化合物が好ましい。発光層に用いる場合は、主に正孔輸送性を担う化合物および主に電子輸送性を担う化合物を含有することが好ましい。
これらは1種類を単独で用いてもよく、また2種類以上を任意の組み合わせ、および比率で用いてもよい。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物中の電荷輸送性化合物の含有量は、該組成物を100重量部とすると、通常0.1重量部以上、好ましくは0.5重量部以上、また、通常50重量部以下、好ましくは30重量部以下である。
また、イリジウム錯体化合物含有組成物中のイリジウム錯体化合物の含有量は、イリジウム錯体化合物含有組成物中の電荷輸送性化合物に対して通常100重量%以下、好ましくは50重量%以下、特に好ましくは30重量%以下であり、通常1重量%以上、好ましくは2重量%以上、特に好ましくは5重量%以上である。
本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物には、必要に応じて、上記の化合物等の他に、更に他の化合物を含有していてもよい。例えば、上記の溶媒の他に、別の溶媒を含有していてもよい。そのような溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらは1種類を単独で用いてもよく、また2種類以上を任意の組み合わせ、および比率で用いてもよい。
[有機電界発光素子]
本発明の有機電界発光素子は、基板上に少なくとも陽極、陰極及びこれらの両極間に設けられた発光層を有するものであって、本発明の組成物を用いて湿式成膜法により形成された層を有することを特徴とする。該湿式成膜法により形成された層は、該発光層であることが好ましい。
図2は本発明の有機電界発光素子に好適な構造例を示す断面の模式図であり、図2において、符号1は基板、符号2は陽極、符号3は正孔注入層、符号4は正孔輸送層、符号5は発光層、符号6は正孔阻止層、符号7は電子輸送層、符号8は電子注入層、符号9は陰極を各々表す。
[1]基板
基板1は有機電界発光素子の支持体となるものであり、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシートなどが用いられる。特にガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂の板が好ましい。合成樹脂基板を使用する場合にはガスバリア性に留意する必要がある。基板のガスバリア性が小さすぎると、基板を通過した外気により有機電界発光素子が劣化することがあるので好ましくない。このため、合成樹脂基板の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を確保する方法も好ましい方法の一つである。
[2]陽極
基板1上には陽極2が設けられる。陽極2は発光層側の層(正孔注入層3、正孔輸送層4又は発光層5など)への正孔注入の役割を果たすものである。
この陽極2は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジウム及び/又はスズの酸化物などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロゲン化金属、カーボンブラック、或いは、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などにより構成される。
陽極2の形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法などにより行われることが多い。また、銀などの金属微粒子、ヨウ化銅などの微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末などを用いて陽極を形成する場合には、適当なバインダー樹脂溶液に分散させて、基板1上に塗布することにより陽極2を形成することもできる。さらに、導電性高分子の場合は、電解重合により直接基板1上に薄膜を形成したり、基板1上に導電性高分子を塗布して陽極2を形成することもできる(Appl.Phys.Lett.,60巻,2711頁,1992年)。
陽極2は通常は単層構造であるが、所望により複数の材料からなる積層構造とすることも可能である。
陽極2の厚みは、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常60%以上、好ましくは80%以上とすることが望ましい。この場合、陽極の厚みは通常5nm以上、好ましくは10nm以上であり、また通常1000nm以下、好ましくは500nm以下程度である。不透明でよい場合は陽極2の厚みは任意であり、陽極2は基板1と同一でもよい。また、さらには上記の陽極2の上に異なる導電材料を積層することも可能である。
陽極に付着した不純物を除去し、イオン化ポテンシャルを調整して正孔注入性を向上させることを目的に、陽極表面を紫外線(UV)/オゾン処理をしたり、酸素プラズマ処理や、アルゴンプラズマ処理をすることが好ましい。
[3]正孔注入層
正孔注入層3は、陽極2から発光層5へ正孔を輸送する層であり、通常、陽極2上に形成される。本発明に係る正孔注入層3の形成方法は真空蒸着法でも、湿式成膜法でもよく、特に制限はないが、ダークスポット低減の観点から正孔注入層3を湿式成膜法により形成することが好ましい。正孔注入層3の膜厚は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、また、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下の範囲である。
<湿式成膜法による正孔注入層の形成>
湿式成膜により正孔注入層3を形成する場合、通常は、正孔注入層3を構成する材料を適切な溶媒(正孔注入層用溶媒)と混合して成膜用の組成物(正孔注入層形成用組成物)を調製し、この正孔注入層形成用組成物を適切な手法により、正孔注入層3の下層に該当する層(通常は、陽極)上に塗布して成膜し、乾燥することにより正孔注入層3を形成する。
(正孔輸送性化合物)
正孔注入層形成用組成物は通常、正孔注入層の構成材料として正孔輸送性化合物及び溶媒を含有する。正孔輸送性化合物は、通常、有機電界発光素子の正孔注入層に使用される、正孔輸送性を有する化合物であれば、重合体などの高分子化合物であっても、単量体などの低分子化合物であってもよいが、高分子化合物であることが好ましい。
正孔輸送性化合物としては、陽極2から正孔注入層3への電荷注入障壁の観点から4.5eV〜6.0eVのイオン化ポテンシャルを有する化合物が好ましい。正孔輸送性化合物の例としては、芳香族アミン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ベンジルフェニル誘導体、フルオレン基で3級アミンを連結した化合物、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体、シラナミン誘導体、ホスファミン誘導体、キナクリドン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ポリキノリン誘導体、ポリキノキサリン誘導体、カーボン等が挙げられる。
尚、本発明において誘導体とは、例えば、芳香族アミン誘導体を例にするならば、芳香族アミンそのもの及び芳香族アミンを主骨格とする化合物を含むものであり、重合体であっても、単量体であってもよい。
正孔注入層3の材料として用いられる正孔輸送性化合物は、このような化合物のうち何れか1種を単独で含有していてもよく、2種以上を含有していてもよい。2種以上の正孔輸送性化合物を含有する場合、その組み合わせは任意であるが、芳香族三級アミン高分子化合物1種又は2種以上と、その他の正孔輸送性化合物1種又は2種以上とを併用することが好ましい。
上記例示した中でも非晶質性、可視光の透過率の点から、芳香族アミン化合物が好ましく、特に芳香族三級アミン化合物が好ましい。ここで、芳香族三級アミン化合物とは、芳香族三級アミン構造を有する化合物であって、芳香族三級アミン由来の基を有する化合物も含む。
芳香族三級アミン化合物の種類は特に制限されないが、表面平滑化効果による均一な発光の点から、重量平均分子量が1000以上、1000000以下の高分子化合物(繰り返し単位が連なる重合型化合物)がさらに好ましい。芳香族三級アミン高分子化合物の好ましい例として、下記式(IV)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物が挙げられる。
Figure 2013105615
(式(IV)中、Ar51及びAr52は、各々独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。Ar53〜Ar55は、各々独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。Tは、下記の連結基群の中から選ばれる1の連結基を表す。また、Ar51〜Ar55のうち、同一のN原子に結合する二つの基は互いに結合して環を形成してもよい。)
Figure 2013105615
(上記各式中、Ar56〜Ar66は、各々独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香族複素環基を表す。R111及びR112は、各々独立して、水素原子又は任意の置換基を表す。)
式(IV)および上記連結基群におけるAr51〜Ar66の芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基としては、高分子化合物の溶解性、耐熱性、正孔注入・輸送性の点から、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、チオフェン環、ピリジン環が好ましく、さらに好ましくは、2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環である。
Ar51〜Ar66の芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基は、さらに置換基を有していてもよい。置換基の分子量としては、通常400以下、中でも250以下程度が好ましい。置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基などが好ましい。
111及びR112が任意の置換基である場合、該置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、シリル基、シロキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基などが挙げられる。
また、正孔輸送性化合物としては、ポリチオフェンの誘導体である3,4−ethylenedioxythiophene(3,4−エチレンジオキシチオフェン)を高分子量ポリスチレンスルホン酸中で重合してなる導電性ポリマー(PEDOT/PSS)もまた好ましい。また、このポリマーの末端をメタクリレート等でキャップしたものであってもよい。
さらに、正孔輸送性化合物としては、後述の「正孔輸送層」の項に記載の不溶化基を有する化合物を用いてもよい。
正孔注入層形成用組成物中の、正孔輸送性化合物の濃度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、膜厚の均一性の点で通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、さらに好ましくは0.5重量%以上、また、通常70重量%以下、好ましくは60重量%以下、さらに好ましくは50重量%以下である。この濃度が高すぎると膜厚にムラが生じる可能性があり、また、低すぎると成膜された正孔注入層に欠陥が生じる可能性がある。
(電子受容性化合物)
正孔注入層形成用組成物は正孔注入層の構成材料として、電子受容性化合物を含有していることが好ましい。
電子受容性化合物とは、酸化力を有し、上述の正孔輸送性化合物から一電子受容する能力を有する化合物が好ましく、具体的には、電子親和力が4eV以上である化合物が好ましく、5eV以上である化合物がさらに好ましい。
このような電子受容性化合物としては、例えば、トリアリールホウ素化合物、ハロゲン化金属、ルイス酸、有機酸、オニウム塩、アリールアミンとハロゲン化金属との塩、アリールアミンとルイス酸との塩よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の化合物等が挙げられる。さらに具体的には、塩化鉄(III)(日本国特開平11−251067号公報)、ペルオキソ二硫酸アンモニウム等の高原子価の無機化合物;テトラシアノエチレン等のシアノ化合物、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(日本国特開2003−31365号公報)等の芳香族ホウ素化合物;有機基の置換したオニウム塩(国際公開第2005/089024号);フラーレン誘導体;ヨウ素;ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、ショウノウスルホン酸イオン等のスルホン酸イオン等が挙げられる。
これらの電子受容性化合物は、正孔輸送性化合物を酸化することにより正孔注入層の導電率を向上させることができる。
正孔注入層或いは正孔注入層形成用組成物中の電子受容性化合物の正孔輸送性化合物に対する含有量は、通常0.1モル%以上、好ましくは1モル%以上である。但し、通常100モル%以下、好ましくは40モル%以下である。
(溶媒)
湿式成膜法に用いる正孔注入層形成用組成物の溶媒のうち少なくとも1種は、上述の正孔注入層の構成材料を溶解しうる化合物であることが好ましい。また、この溶媒の沸点は通常110℃以上、好ましくは140℃以上、中でも200℃以上、通常400℃以下、中でも300℃以下であることが好ましい。溶媒の沸点が低すぎると、乾燥速度が速すぎ、膜質が悪化する可能性がある。また、溶媒の沸点が高すぎると乾燥工程の温度を高くする必要があり、他の層や基板に悪影響を与える可能性がある。
溶媒として例えば、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、アミド系溶媒などが挙げられる。
エーテル系溶媒としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテルアセタート(PGMEA)等の脂肪族エーテル;1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2−メトキシトルエン、3−メトキシトルエン、4−メトキシトルエン、2,3−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール等の芳香族エーテル、等が挙げられる。
エステル系溶媒としては、例えば、酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸n−ブチル等の芳香族エステル、等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、3−イロプロピルビフェニル、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、1,4−ジイソプロピルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、メチルナフタレン等が挙げられる。アミド系溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、等が挙げられる。
その他、ジメチルスルホキシド等も用いることができる。これらの溶媒は1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。
(成膜方法)
正孔注入層形成用組成物を調製後、この組成物を湿式成膜により、正孔注入層3の下層に該当する層(通常は、陽極2)上に塗布成膜し、乾燥することにより正孔注入層3を形成する。
塗布工程における温度は、組成物中に結晶が生じることによる膜の欠損を防ぐため、10℃以上が好ましく、50℃以下が好ましい。
塗布工程における相対湿度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.01ppm以上、通常80%以下である。
塗布後、通常加熱等により正孔注入層形成用組成物の膜を乾燥させる。加熱工程において使用する加熱手段の例を挙げると、クリーンオーブン、ホットプレートなどが挙げられる。
加熱工程における加熱温度は、本発明の効果を著しく損なわない限り、正孔注入層形成用組成物に用いた溶媒の沸点以上の温度で加熱することが好ましい。また、正孔注入層に用いた溶媒が2種類以上含まれている混合溶媒の場合、少なくとも1種類がその溶媒の沸点以上の温度で加熱されるのが好ましい。溶媒の沸点上昇を考慮すると、加熱工程においては、好ましくは120℃以上、好ましくは410℃以下で加熱することが好ましい。
加熱工程において、加熱温度が正孔注入層形成用組成物の溶媒の沸点以上であり、かつ塗布膜の十分な不溶化が起こらなければ、加熱時間は限定されないが、好ましくは10秒以上で、通常180分以下である。加熱時間が長すぎると他の層の成分が拡散する傾向があり、短すぎると正孔注入層が不均質になる傾向がある。加熱は2回に分けて行ってもよい。
<真空蒸着法による正孔注入層の形成>
真空蒸着により正孔注入層3を形成する場合には、正孔注入層3の構成材料(前述の正孔輸送性化合物、電子受容性化合物等)の1種又は2種以上を真空容器内に設置されたるつぼに入れ(2種以上の材料を用いる場合は各々のるつぼに入れ)、真空容器内を適当な真空ポンプで10−4Pa程度まで排気した後、るつぼを加熱して(2種以上の材料を用いる場合は各々のるつぼを加熱して)、蒸発量を制御して溶媒を蒸発させ(2種以上の材料を用いる場合は各々独立に蒸発量を制御して蒸発させ)、るつぼと向き合って置かれた基板の陽極2上に正孔注入層3を形成する。なお、2種以上の材料を用いる場合は、それらの混合物をるつぼに入れ、加熱、蒸発させて正孔注入層3を形成することもできる。
蒸着時の真空度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.1×10−6Torr(0.13×10−4Pa)以上、通常9.0×10−6Torr(12.0×10−4Pa)以下である。蒸着速度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.1Å/秒以上、通常5.0Å/秒以下である。
[4]正孔輸送層
正孔輸送層4は、正孔注入層がある場合には正孔注入層3の上に、正孔注入層3が無い場合には陽極2の上に形成することができる。また、本発明の有機電界発光素子は、正孔輸送層を省いた構成であってもよい。
正孔輸送層4の形成方法は真空蒸着法でも、湿式成膜法でもよく、特に制限はないが、ダークスポット低減の観点から正孔輸送層4を湿式成膜法により形成することが好ましい。
正孔輸送層4を形成する材料としては、正孔輸送性が高く、かつ、注入された正孔を効率よく輸送することができる材料であることが好ましい。そのために、イオン化ポテンシャルが小さく、可視光の光に対して透明性が高く、正孔移動度が大きく、安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくいことが好ましい。また、多くの場合、発光層5に接するため、発光層5からの発光を消光したり、発光層5との間でエキサイプレックスを形成して効率を低下させたりしないことが好ましい。
このような正孔輸送層4の材料としては、従来、正孔輸送層の構成材料として用いられている材料であればよく、例えば、前述の正孔注入層3に使用される正孔輸送性化合物として例示したものが挙げられる。また、アリールアミン誘導体、フルオレン誘導体、スピロ誘導体、カルバゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、フェナントロリン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、シロール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、縮合多環芳香族誘導体、金属錯体などが挙げられる。
また、例えば、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリアリールアミン誘導体、ポリビニルトリフェニルアミン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリアリーレン誘導体、テトラフェニルベンジジンを含有するポリアリーレンエーテルサルホン誘導体、ポリアリーレンビニレン誘導体、ポリシロキサン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)誘導体等が挙げられる。これらは、交互共重合体、ランダム重合体、ブロック重合体又はグラフト共重合体のいずれであってもよい。また、主鎖に枝分かれがあり末端部が3つ以上ある高分子や、所謂デンドリマーであってもよい。
中でも、ポリアリールアミン誘導体やポリアリーレン誘導体が好ましい。
ポリアリールアミン誘導体としては、下記式(V)で表される繰り返し単位を含む重合体であることが好ましい。特に、下記式(V)で表される繰り返し単位からなる重合体であることが好ましく、この場合、繰り返し単位それぞれにおいて、Ar又はArが異なっているものであってもよい。
Figure 2013105615
(式(V)中、Ar及びArは、各々独立して、置換基を有していてもよい、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を表す。)
置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基としては、例えば、1個または2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環、フルオレン環などの、1個または2個の遊離原子価を有する、6員環の単環若しくは2〜5縮合環又はこれらの環が2環以上直接結合で連結してなる基が挙げられる。
置換基を有していてもよい芳香族複素環基としては、例えば1個または2個の遊離原子価を有する、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環などの、1個または2個の遊離原子価を有する、5もしくは6員環の単環または2〜4縮合環あるいはこれらの環が2環以上直接結合で連結してなる基が挙げられる。
有機溶媒に対して溶解性、耐熱性の点から、Ar及びArは、各々独立に、1個または2個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ピレン環、チオフェン環、ピリジン環、フルオレン環からなる群より選ばれる環やベンゼン環が2環以上連結してなる基(例えば、ビフェニル基(ビフェニレン基)やターフェニル基(ターフェニレン基))が好ましい。
中でも、1個または2個の遊離原子価を有する、ベンゼン、ビフェニル及びフルオレンが好ましい。
Ar及びArにおける芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基が有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アシル基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シリル基、シロキシ基、シアノ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基などが挙げられる。
ポリアリーレン誘導体としては、前記式(V)におけるArやArとして例示した置換基を有していてもよい、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基などのアリーレン基をその繰り返し単位に有する重合体が挙げられる。ポリアリーレン誘導体としては、下記式(VI)及び下記式(VII)からなる繰り返し単位のうち少なくとも一方を有する重合体が好ましい。
Figure 2013105615
(式(VI)中、R、R、R及びRは、各々独立に、アルキル基、アルコキシ基、フェニルアルキル基、フェニルアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、アルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、又はカルボキシ基を表す。
v及びwは、各々独立に、0〜3の整数を表す。v又はwが2以上の場合、一分子中に含まれる複数のR又はRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、隣接するR又はR同士で環を形成していてもよい。)
Figure 2013105615
(式(VII)中、R及びRは、各々独立に、上記式(VI)におけるR、R、R又はRと同義である。
x及びyは、各々独立に、0〜3の整数を表す。x又はyが2以上の場合、一分子中に含まれる複数のR及びRは同一であっても異なっていてもよく、隣接するR又はR同士で環を形成していてもよい。Qは、5員環もしくは6員環を構成する原子又は原子群を表す。)
Qの具体例としては、―O―、―BR―、―NR―、―SiR―、―PR―、―SR―、―CR―又はこれらが結合してなる基などが挙げられる。尚、ここでのRは、水素原子又は任意の有機基を表す。本発明における任意の有機基とは、少なくとも一つの炭素原子を含む基であればよい。
また、ポリアリーレン誘導体としては、前記式(VI)及び前記式(VII)からなる繰り返し単位のうち少なくとも一方に加えて、さらに下記式(VIII)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。
Figure 2013105615
(式(VIII)中、Ar〜Ar及びArは、各々独立に、置換基を有していてもよい、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を表す。γ及びδは、各々独立に0又は1を表す。)
Ar〜Ar及びArの具体例としては、前記式(V)における、Ar及びArと同様である。
上記式(VI)〜(VIII)の具体例及びポリアリーレン誘導体の具体例等は、日本国特開2008−98619号公報に記載のものなどが挙げられる。
湿式成膜法で正孔輸送層4を形成する場合は、上記正孔注入層3の形成と同様にして、正孔輸送層形成用組成物を調製した後、湿式成膜後、加熱乾燥する。
正孔輸送層形成用組成物には、上述の正孔輸送性化合物の他、溶媒を含有する。用いる溶媒は上記正孔注入層形成用組成物に用いたものと同様である。また、成膜条件、加熱乾燥条件等も正孔注入層3の形成の場合と同様である。真空蒸着法により正孔輸送層を形成する場合もまた、その成膜条件等は上記正孔注入層3の形成の場合と同様である。正孔輸送層4は、上記正孔輸送性化合物の他、各種の発光材料、電子輸送性化合物、バインダー樹脂、塗布性改良剤などを含有していてもよい。
正孔輸送層4はまた、不溶化基を有する化合物(以下、「不溶化性化合物」と称する)を不溶化して形成される層が耐熱性、あるいは成膜性の観点から好ましい。不溶化性化合物は、不溶化基を有する化合物であって、不溶化することにより不溶化ポリマーを形成する。
不溶化基とは、熱及び/又は活性エネルギー線の照射により反応する基であり、反応後は反応前に比べて有機溶媒や水への溶解性を低下させる効果を有する基である。本発明においては、不溶化基は、脱離基又は架橋性基であることが好ましい。
脱離基とは、結合している芳香族炭化水素環から70℃以上で解離し、さらに溶媒に対して可溶性を示す基をいう。ここで、溶媒に対して可溶性を示すとは、化合物が熱及び/又は活性エネルギー線の照射によって反応する前の状態で、常温でトルエンに0.1重量%以上溶解することをいい、化合物のトルエンへの溶解性は、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは1重量%以上である。
この脱離基として好ましくは、芳香族炭化水素環側に極性基を形成せずに熱解離する基であり、逆ディールスアルダー反応により熱解離する基であることがより好ましい。またさらに、100℃以上で熱解離する基であることが好ましく、300℃以下で熱解離する基であることが好ましい。
また、架橋性基の例を挙げると、オキセタン、エポキシなどの環状エーテル由来の基;ビニル基、トリフルオロビニル基、スチリル基、アクリル基、メタクリロイル、シンナモイル等の不飽和二重結合由来の基;ベンゾシクロブタン由来の基などが挙げられる。
不溶化性化合物は、モノマー、オリゴマー、ポリマーのいずれであってもよい。不溶化性化合物は1種のみを有していてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で有していてもよい。
不溶化性化合物としては、架橋性基を有する正孔輸送性化合物を用いることが好ましい。正孔輸送性化合物の例を挙げると、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、フェナントロリン誘導体、カルバゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体等の含窒素芳香族化合物誘導体;トリフェニルアミン誘導体;シロール誘導体;オリゴチオフェン誘導体、縮合多環芳香族誘導体、金属錯体などが挙げられる。その中でも、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、フェナントロリン誘導体、カルバゾール誘導体等の含窒素芳香族誘導体;トリフェニルアミン誘導体、シロール誘導体、縮合多環芳香族誘導体、金属錯体などが好ましく、特に、トリフェニルアミン誘導体がより好ましい。
不溶化性化合物を不溶化して正孔輸送層4を形成するには、通常、不溶化性化合物を溶媒に溶解又は分散した正孔輸送層形成用組成物を調製して、湿式成膜法により成膜して不溶化させる。
正孔輸送層形成用組成物には、さらに、レベリング剤、消泡剤等の塗布性改良剤;電子受容性化合物;バインダー樹脂などを含有してもよい。
正孔輸送層形成用組成物は、不溶化性化合物を通常0.01重量%以上、好ましくは0.05重量%以上、さらに好ましくは0.1重量%以上、通常50重量%以下、好ましくは20重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下含有する。
このような濃度で不溶化性化合物を含む正孔輸送層形成用組成物を下層(通常は正孔注入層3)上に成膜後、加熱及び/又は光などの活性エネルギー照射により、不溶化性化合物を不溶化させる。
成膜時の温度、湿度などの条件は、前記正孔注入層3の湿式成膜時と同様である。成膜後の加熱の手法は特に限定されない。加熱温度条件としては、通常120℃以上、好ましくは400℃以下である。加熱時間としては、通常1分以上、好ましくは24時間以下である。加熱手段としては特に限定されないが、成膜された層を有する積層体をホットプレート上に載せたり、オーブン内で加熱するなどの手段が用いられる。例えば、ホットプレート上で120℃以上、1分間以上加熱する等の条件を用いることができる。
光などの電磁エネルギー照射による場合には、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ等を用いて照射する方法、あるいは前述の光源を内蔵するマスクアライナ、コンベア型光照射装置を用いて照射する方法などが挙げられる。
このようにして形成される正孔輸送層4の膜厚は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上であり、また通常300nm以下、好ましくは100nm以下である。
[5]発光層
正孔輸送層4の上には通常、発光層5が設けられる。発光層5は、電界を与えられた電極間において、陽極2から正孔注入層3を通じて注入された正孔と、陰極9から電子輸送層7を通じて注入された電子との再結合により励起された、主たる発光源となる層である。発光層5は発光材料(ドーパント)と1種又は2種以上のホスト材料を含むことが好ましい。発光層5は、真空蒸着法で形成してもよいが、本発明の有機電界発光素子用組成物を用い、湿式成膜法によって作製された層であることが特に好ましい。
ここで、湿式成膜法とは、前述の如く、溶媒を含む組成物を、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、キャピラリーコート法、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法等、湿式で成膜される方法をいう。
なお、発光層5は、本発明の性能を損なわない範囲で、他の材料、成分を含んでいてもよい。一般に有機電界発光素子において、同じ材料を用いた場合、電極間の膜厚が薄い方が、実効電界が大きくなる為に注入される電流が多くなるので、駆動電圧は低下する。その為、電極間の総膜厚は薄い方が有機電界発光素子の駆動電圧は低下するが、あまりに薄いと、ITO等の電極に起因する突起により短絡が発生する為、ある程度の膜厚が必要となる。
本発明においては、発光層5以外に、正孔注入層3及び後述の電子輸送層7等の有機層を有する場合、発光層5と正孔注入層3や電子輸送層7等の他の有機層とを合わせた総膜厚は通常30nm以上、好ましくは50nm以上であり、さらに好ましくは100nm以上で、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下であり、さらに好ましくは300nm以下である。また、発光層5以外の正孔注入層3や後述の電子注入層8の導電性が高い場合、発光層5に注入される電荷量が増加する為、例えば正孔注入層3の膜厚を厚くして発光層5の膜厚を薄くし、総膜厚をある程度の膜厚を維持したまま駆動電圧を下げることも可能である。
よって、発光層5の膜厚は、通常10nm以上、好ましくは20nm以上で、通常300nm以下、好ましくは200nm以下である。なお、本発明の素子が、陽極及び陰極の両極間に、発光層5のみを有する場合の発光層5の膜厚は、通常30nm以上、好ましくは50nm以上、通常500nm以下、好ましくは300nm以下である。
[6]正孔阻止層
正孔阻止層6は、発光層5の上に、発光層5の陰極側の界面に接するように積層形成される。特に、発光物質として燐光材料を用いたり、青色発光材料を用いたりする場合、正孔阻止層6を設けることは効果的である。正孔阻止層6は正孔と電子を発光層5内に閉じこめて、発光効率を向上させる機能を有する。即ち、正孔阻止層6は、発光層5から移動してくる正孔が電子輸送層7に到達するのを阻止することで、発光層5内で電子との再結合確率を増やし、生成した励起子を発光層5内に閉じこめる役割と、電子輸送層7から注入された電子を効率よく発光層5の方向に輸送する役割がある。
正孔阻止層6を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いこと、エネルギーギャップ(HOMO、LUMOの差)が大きいこと、励起三重項準位(T1)が高いことが挙げられる。
このような条件を満たす正孔阻止層材料としては、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(フェノラト)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(トリフェニルシラノラト)アルミニウム等の混合配位子錯体、ビス(2−メチル−8−キノラト)アルミニウム−μ−オキソ−ビス−(2−メチル−8−キノリラト)アルミニウム二核金属錯体等の金属錯体、ジスチリルビフェニル誘導体等のスチリル化合物(日本国特開平11−242996号公報)、3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール等のトリアゾール誘導体(日本国特開平7−41759号公報)、バソクプロイン等のフェナントロリン誘導体(日本国特開平10−79297号公報)が挙げられる。
さらに、国際公開第2005/022962号に記載の2,4,6位が置換されたピリジン環を少なくとも1個有する化合物も正孔阻止材料として好ましい。正孔阻止層6の膜厚は、通常0.3nm以上、好ましくは0.5nm以上で、通常100nm以下、好ましくは50nm以下である。正孔阻止層6も正孔注入層3と同様の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用いられる。
[7]電子輸送層
電子輸送層7は素子の発光効率をさらに向上させることを目的として、正孔注入層6と電子注入層8との間に設けられる。電子輸送層7は、電界を与えられた電極間において陰極9から注入された電子を効率よく発光層5の方向に輸送することができる化合物より形成される。電子輸送層7に用いられる電子輸送性化合物としては、陰極9又は電子注入層8からの電子注入効率が高く、かつ、高い電子移動度を有し注入された電子を効率よく輸送することができる化合物であることが必要である。
このような条件を満たす材料としては、8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体(日本国特開昭59−194393号公報)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリンの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、シロール誘導体、3−又は5−ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズオキサゾール金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスベンズイミダゾリルベンゼン(米国特許第5,645,948号公報)、キノキサリン化合物(日本国特開平6−207169号公報)、フェナントロリン誘導体(日本国特開平5−331459号公報)、2−t−ブチル−9,10−N,N’−ジシアノアントラキノンジイミン、n型水素化非晶質炭化シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレン化亜鉛などが挙げられる。
電子輸送層7の膜厚は、通常下限は1nm、好ましくは5nm程度であり、上限は通常300nm、好ましくは100nm程度である。
電子輸送層7は、正孔注入層3と同様にして湿式成膜法、或いは真空蒸着法により形成されるが、通常は、真空蒸着法が用いられる。
[8]電子注入層
電子注入層8は陰極9から注入された電子を効率よく発光層5へ注入する役割を果たす。電子注入を効率よく行うには、電子注入層8を形成する材料は、仕事関数の低い金属が好ましく、ナトリウムやセシウム等のアルカリ金属、バリウムやカルシウムなどのアルカリ土類金属が用いられる。電子注入層8の膜厚は0.1〜5nmが好ましい。
また、陰極9と電子輸送層7との界面にLiF、MgF、LiO、CsCO等の極薄絶縁膜(0.1〜5nm)を挿入することも、素子の効率を向上させる有効な方法である(Appl.Phys.Lett.,70巻,152頁,1997年;日本国特開平10−74586号公報;IEEETrans.Electron.Devices,44巻,1245頁,1997年;SID 04 Digest,154頁)。
さらに、バソフェナントロリン等の含窒素複素環化合物や8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体に代表される有機電子輸送材料に、ナトリウム、カリウム、セシウム、リチウム、ルビジウム等のアルカリ金属をドープする(日本国特開平10−270171号公報、日本国特開2002−100478号公報、日本国特開2002−100482号公報などに記載)ことにより、電子注入・輸送性が向上し優れた膜質を両立させることが可能となるため好ましい。この場合の膜厚は通常5nm以上、好ましくは10nm以上で、通常200nm以下、好ましくは100nm以下である。
電子注入層8は、発光層5と同様にして湿式成膜法、或いは真空蒸着法により形成される。真空蒸着法の場合には、真空容器内に設置されたるつぼ又は金属ボートに蒸着源を入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10−4Pa程度にまで排気した後、るつぼ又は金属ボートを加熱して蒸発させ、るつぼ又は金属ボートと向き合って置かれた基板上に電子注入層を形成する。
アルカリ金属の蒸着は、クロム酸アルカリ金属と還元剤をニクロムに充填したアルカリ金属ディスペンサーを用いて行う。このディスペンサーを真空容器内で加熱することにより、クロム酸アルカリ金属が還元されてアルカリ金属が蒸発される。有機電子輸送材料とアルカリ金属とを共蒸着する場合は、有機電子輸送材料を真空容器内に設置されたるつぼに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10−4Pa程度にまで排気した後、各々のるつぼ及びディスペンサーを同時に加熱して蒸発させ、るつぼ及びディスペンサーと向き合って置かれた基板上に電子注入層を形成する。
このとき、電子注入層8の膜厚方向において均一に共蒸着されるが、膜厚方向において濃度分布があっても構わない。
[9]陰極
陰極9は、発光層側の層(電子注入層8又は発光層5など)に電子を注入する役割を果たす。陰極9として用いられる材料は、前記陽極2に使用される材料を用いることも可能であるが、効率よく電子注入を行うには、仕事関数の低い金属が好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の適当な金属又はそれらの合金が用いられる。具体例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等の低仕事関数合金電極が挙げられる。
陰極9の膜厚は通常、陽極2と同様である。低仕事関数金属から成る陰極を保護する目的で、この上にさらに、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層することは素子の安定性を増す。この目的のために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が使われる。
[10]その他の構成層
以上、図1に示す層構成の素子を中心に説明してきたが、本発明の有機電界発光素子における陽極2及び陰極9と発光層5との間には、その性能を損なわない限り、上記説明にある層の他にも、任意の層を有していてもよく、また発光層5以外の任意の層を省略してもよい。
正孔阻止層8と同様の目的で、正孔輸送層4と発光層5の間に電子阻止層を設けることも効果的である。電子阻止層は、発光層5から移動してくる電子が正孔輸送層4に到達することを阻止することで、発光層5内で正孔との再結合確率を増やし、生成した励起子を発光層5内に閉じこめる役割と、正孔輸送層4から注入された正孔を効率よく発光層5の方向に輸送する役割がある。
電子阻止層に求められる特性としては、正孔輸送性が高く、エネルギーギャップ(HOMO、LUMOの差)が大きいこと、励起三重項準位(T1)が高いことが挙げられる。また、発光層5を湿式成膜法で形成する場合、電子阻止層も湿式成膜法で形成することが、素子製造が容易となるため、好ましい。
このため、電子阻止層も湿式成膜適合性を有することが好ましく、このような電子阻止層に用いられる材料としては、F8−TFBに代表されるジオクチルフルオレンとトリフェニルアミンの共重合体(国際公開第2004/084260号)等が挙げられる。
なお、図2とは逆の構造、即ち、基板1上に陰極9、電子注入層8、電子輸送層7、正孔阻止層6、発光層5、正孔輸送層4、正孔注入層3、陽極2の順に積層することも可能であり、少なくとも一方が透明性の高い2枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設けることも可能である。
さらには、図2に示す層構成を複数段重ねた構造(発光ユニットを複数積層させた構造)とすることも可能である。その際には段間(発光ユニット間)の界面層(陽極がITO、陰極がAlの場合はその2層)の代わりに、例えばV等を電荷発生層として用いると段間の障壁が少なくなり、発光効率・駆動電圧の観点からより好ましい。
本発明は、有機電界発光素子が、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX−Yマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。
<表示装置及び照明装置>
本発明の表示装置及び照明装置は、上述のような本発明の有機電界発光素子を用いたものである。本発明の表示装置及び照明装置の形式や構造については特に制限はなく、本発明の有機電界発光素子を用いて常法に従って組み立てることができる。
例えば、「有機ELディスプレイ」(オーム社、平成16年8月20日発行、時任静士、安達千波矢、村田英幸著)に記載されているような方法で、本発明の表示装置および照明装置を形成することができる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、下記の実施例における各種の条件や評価結果の値は、本発明の実施態様における上限または下限の好ましい値としての意味をもつものであり、好ましい範囲は前記した上限または下限の値と下記実施例の値または実施例同士の値との組合せで規定される範囲であってもよい。
<本発明に係る化合物D−1の合成例>
(合成例1;化合物1の合成例)
窒素気流下、200mL容の四つ口フラスコに、2−(3−ブロモフェニル)ピリジン11.72g、ビスピナコラートジボロン15.24g、[PdCl(dppf)]CHCl 1.33g、酢酸カリウム14.14g、脱水ジメチルスルホキシド100mlを入れ、90℃オイルバス中で3時間撹拌した。その後室温まで冷却し、水とジクロロメタンを加え分液洗浄後、油相を硫酸ナトリウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開液:酢酸エチル/へキサン=15/85)にて精製することにより、14.70gの白色固体(化合物1および不純物としてピナコラートジボロン原料を含む)を得た。
Figure 2013105615
(合成例2;化合物2の合成例)
窒素気流下、1L容のなすフラスコに、合成例1で作製した化合物1 14.70g、3−ブロモ−1−ヨードベンゼン14.81g、[Pd(PPh]1.21g、2M りん酸三カリウム水溶液70ml、トルエン100mlおよびエタノール50mlを入れ、105℃オイルバス中で4.2時間撹拌還流した。その後室温まで冷却し、水とトルエンを加え分液洗浄後、油相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開液:ジクロロメタン/へキサン=1/1〜2/1、その後酢酸エチル/へキサン=25/75)にて精製することにより、13.50gの黄色油状物(化合物2)を得た。
Figure 2013105615
(合成例3;化合物3の合成例)
窒素気流下、100mL容の四つ口フラスコに、マグネシウム(turnings)1.02gを入れ、撹拌しながら乾燥ジエチルエーテル15mLに溶解した6−フェニルー1−ブロモヘキサン5.07gを室温で10分間かけて滴下し、その後1時間室温で撹拌した。得られたグリニャール試薬の溶液を、窒素気流下にて、化合物2 4.35gと[NiCl(dppp)]0.39g及び乾燥ジエチルエーテル40mLの入った100ml容の三口フラスコに室温で10分間かけて滴下した。その後1時間室温で撹拌した。その後塩化アンモニウム水溶液を添加し反応を停止させ、水と酢酸エチルを加え分液洗浄後、油相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開液:酢酸エチル/へキサン=1/9)にて精製することにより、4.51gの黄色油状物(化合物3)を得た。
Figure 2013105615
(合成例4;化合物D−1の合成例)
窒素気流下、200mL四つ口フラスコに、化合物3 4.51g、[Ir(acac)]1.45gおよびグリセリン56gを入れ、100℃のオイルバス中で1時間窒素バブリングした。その後オイルバスの温度を205℃から230℃まで段階的に上げて計10時間撹拌した。副生するアセチルアセトンは反応中において側管から除去した。その後室温に冷却し、水とメタノールおよびジクロロメタンを加え分液洗浄後、油相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開液:ジクロロメタン/へキサン=3/7)にて精製することにより、1.0gの目的物(254nmUV検出器によるHPLC純度はほぼ100%)を得た。得られた化合物のH−NMRのチャートを図1に示した。
なお、この化合物をフェニルシクロヘキサンに対して1.5重量%混合したものは120℃に加温すると直ちに溶解して均一溶液となり、その後室温で2ヶ月間保存したところ均一状態を保持していた。
Figure 2013105615
<本発明に係る化合物D−2の合成例>
(合成例5;化合物4の合成例)
窒素気流下、反応容器にマグネシウム(turnings)(6.6g)と乾燥テトラヒドロフラン(30mL)を入れたのち、撹拌しながら3−フェニル−1−ブロモプロパン(49.8g)の乾燥テトラヒドロフラン(100mL)溶液をゆるやかに還流するように滴下し、その後30分間室温で撹拌した。得られたグリニャール試薬の溶液を、窒素気流下、3−ブロモベンゾニトリル(45.2g)の乾燥テトラヒドロフラン(130mL)溶液の入った反応容器に室温でゆっくりと滴下した。その後1時間60℃にて撹拌した。その後塩化アンモニウム水溶液を添加し反応を停止させ、水とジクロロメタンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、化合物4(20g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例6;化合物5の合成例)
化合物4(20.0g)の2−(2−エトキシエトキシ)エタノール(220mL)溶液に、水酸化ナトリウム(6.62g)を加えたのち、50℃のオイルバスにて加熱しながら窒素バブリングを15分間おこなった。ヒドラジン一水和物(8mL)をゆっくりと滴下した後、110℃オイルバスにて2時間おだやかに還流した。いったん加熱を止め、側管付冷却管に付け替えたのち、オイルバスの温度を段階的に180℃まで上昇させ、蒸発する留分を側管付冷却管の側管から抜きながらさらに撹拌した。1時間後蒸発成分がほぼ見られなくなったのを確認し、加熱を止めた。氷浴にて室温まで冷却したのち、反応溶液を1Lの水に注ぎこんだ。1N塩酸を用いてpH<1としたのち、トルエンにて抽出し、有機相を水、食塩水にて洗浄し、MgSOにて乾燥し、減圧濃縮した。残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物5(10.9g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例7;化合物6の合成例)
化合物1(11.6g)と化合物5(10.9g)に、窒素バブリングをおこなったトルエン/エタノール混合溶液(3:1、130mL)とりん酸三カリウム水溶液(2.0M、50mL)を加えた。そこにPd(PPh(1.23g)を加えた後、加熱還流させながら、4時間撹拌を行った。室温に戻した後、トルエンにて抽出を行い、有機相を飽和食塩水にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥し、減圧下、溶媒留去した。残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物6(12.8g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例8;化合物D−2の合成例)
窒素気流下、化合物6(12.8g)、Ir(acac)(4.20g)およびグリセリン(100g)の懸濁液を150℃のオイルバス中で15分間窒素バブリングした。その後オイルバスの温度を200℃から230℃まで段階的に上げて計9時間撹拌した。副生するアセチルアセトンは反応中において側管から除去した。その後室温に冷却し、水とジクロロメタンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、化合物D−2(0.7g)を得た。
この化合物をフェニルシクロヘキサンに対して1.5重量%混合したものは120℃に加温すると直ちに溶解し均一溶液となり、その後室温で1ヶ月間保存したところ均一状態を保持していた。
Figure 2013105615
<本発明に係る化合物D−3の合成例>
(合成例9;化合物7の合成例)
窒素気流下、反応容器にマグネシウム(turnings)(7.10g)、乾燥テトラヒドロフラン(30mL)を入れ、6−フェニル−1−ブロモヘキサン(64.0g)の乾燥テトラヒドロフラン(100mL)溶液をゆるやかに還流するように滴下し、その後1時間60℃にて撹拌した。得られたグリニャール試薬の溶液を、窒素気流下、3−ブロモベンゾニトリル(53.1g)の乾燥テトラヒドロフラン(130mL)溶液の入った反応容器に室温でゆっくりと滴下した。その後1時間60℃にて撹拌した。室温に戻したのち、塩化アンモニウム水溶液を添加し反応を停止させ、水と塩化メチレンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、化合物7(62.5g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例10;化合物8の合成例)
化合物7(62.5g)の2−(2−エトキシエトキシ)エタノール(420mL)溶液に、水酸化ナトリウム(17.6g)を加えたのち、50℃のオイルバスにて加熱しながら窒素バブリングを15分間おこなった。ヒドラジン一水和物(22.0g)をゆっくりと滴下した後、110℃オイルバスにて2時間おだやかに還流した。いったん加熱を止め、側管付冷却管に付け替えたのち、オイルバスの温度を段階的に180〜210℃まで上昇し、蒸発する留分を側管付冷却管の側管から抜きながらさらに撹拌した。1時間後蒸発成分がほぼ見られなくなったのを確認し、加熱を止めた。氷浴にて室温まで冷却したのち、反応溶液を1Lの水に注ぎこんだ。1N塩酸を用いてpH<1としたのち、塩化メチレンにて抽出し、有機相を水、食塩水にて洗浄し、MgSOにて乾燥し、減圧濃縮した。残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物8(41.2g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例11;化合物9の合成例)
化合物1(12.1g)と化合物8(13.6g)に、トルエン/エタノール混合溶液(3:1、130mL)、りん酸三カリウム水溶液(2.0M、52mL)を加え30分間窒素バブリングを行った。そこにPd(PPh(0.95g)を加えた後、加熱還流させながら、3時間撹拌を行った。室温に戻した後、トルエンにて抽出を行い、有機相を飽和食塩水にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥し、減圧下、溶媒留去した。残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物9(16.4g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例12;化合物D−3の合成例)
窒素気流下、化合物9(8.65g)、Ir(acac)(2.61g)およびグリセリン(130g)の懸濁液を120℃オイルバス中で30分間窒素バブリングした。その後オイルバスの温度を220℃から240℃まで段階的に上げて計7時間撹拌した。副生するアセチルアセトンは反応中において側管から除去した。その後室温に冷却し、水を加え水相を除去したのち、ジクロロメタンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下溶媒留去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、化合物D−3(0.19g)を得た。
この化合物をフェニルシクロヘキサンに対して1.5重量%混合したものは120℃に加温すると直ちに溶解し均一溶液となり、その後室温で1ヶ月間保存したところ均一状態を保持していた。
Figure 2013105615
<比較化合物D−4の合成例>
(合成例13;化合物10の合成例)
窒素気流下、四つ口フラスコに、マグネシウム(turnings)(1.34g)を入れ、撹拌しながら乾燥ジエチルエーテル(30mL)に溶解したブロモヘキサン(7.29g)を室温で滴下し、その後1時間室温で撹拌した。得られたグリニャール試薬の溶液を、窒素気流下にて、化合物2(6.15g)と[NiCl(dppp)](0.59g)及び乾燥ジエチルエーテル(40mL)の入った四つ口フラスコに室温で滴下した。その後1時間室温で撹拌した。その後塩化アンモニウム水溶液を添加し反応を停止させ、水と酢酸エチルを加え分液洗浄後、油相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、化合物10(5.97g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例14;比較化合物D−4の合成例)
窒素気流下、化合物10(5.65g)、Ir(acac)(2.17g)およびグリセリン(108g)の懸濁液を110℃オイルバス中で40分間窒素バブリングした。その後オイルバスの温度を205℃から230℃まで段階的に上げて計9時間撹拌した。副生するアセチルアセトンは反応中において側管から除去した。その後室温に冷却し、水、メタノール、ジクロロメタンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下溶媒留去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、化合物D−4(1.08g)を得た。
Figure 2013105615
<比較化合物D−6の合成例>
(合成例15;化合物11の合成例)
窒素気流下、2−(3−ブロモフェニル)ピリジン(20.0g)、4−ヘキシルフェニルボロン酸(21.0g)のトルエン/エタノール混合溶液(2:1、160mL)に、炭酸ナトリウム(27.0g)の水溶液(70mL)を加え、30分間窒素バブリングをおこなった。Pd(PPh(1.00g)を加え、さらに10分間窒素バブリングをおこなったのち、105℃オイルバス中で3時間撹拌還流した。その後室温まで冷却し、水とトルエンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより化合物11(27.3g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例16;比較化合物D−6の合成例)
窒素気流下、化合物11(18.3g)、Ir(acac)(7.14g)およびグリセリン(243g)の懸濁液を100℃オイルバス中で30分間窒素バブリングした。その後オイルバスの温度を230℃から250℃まで段階的に上げて計6時間撹拌した。副生するアセチルアセトンは反応中において側管から除去した。その後室温に冷却し、水およびメタノールを加え水相を除去したのち、ジクロロメタンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下溶媒留去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーに処し、さらにトルエンから再結晶することにより化合物D−6(0.9g)を得た。
Figure 2013105615
<比較化合物D−7の合成例>
(合成例17;化合物13の合成例)
2−(3−ブロモフェニル)ピリジン(4.19g)と化合物12(6.34g)に、トルエン/エタノール混合溶液(2:1、150mL)、りん酸三カリウム水溶液(2.0M、25mL)を加え30分間窒素バブリングを行った。そこにPd(PPh(0.68g)を加えた後、加熱還流させながら、3時間撹拌を行った。室温に戻した後、トルエンにて抽出を行い、有機相を飽和食塩水にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥し、減圧下、溶媒留去した。残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物13(5.36g)を得た。なお、化合物12は、日本国特開2011−195462号公報に記載の方法にて得た。
Figure 2013105615
(合成例18;比較化合物D−7の合成例)
窒素気流下、化合物13(5.20g)、Ir(acac)(1.83g)およびグリセリン(95g)の懸濁液を80℃オイルバス中で30分間窒素バブリングした。その後オイルバスの温度を220℃から230℃まで段階的に上げて計8.5時間撹拌した。副生するアセチルアセトンは反応中において側管から除去した。その後室温に冷却し、エタノールを加えグリセリンを除去したのち、ジクロロメタンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下溶媒留去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、化合物D−7(0.38g)を得た。
Figure 2013105615
<比較化合物D−8の合成例>
(合成例19;化合物14の合成例)
5−クロロ−2−ニトロベンズアルデヒド(50g)、フェニルボロン酸(39.4g)、りん酸三カリウム(85.8g)、S−PHOS(和光純薬工業株式会社より購入、12.2g)、トルエン(500mL)を順に加え、30分間窒素バブリングを行った。そこにPd(OAc)(3.03g)を加えた後、加熱還流させながら、9時間撹拌した。室温に戻した後、水、塩化メチレンを加えたのち、セライト濾過をおこなった。濾液を抽出洗浄し、有機相を無水硫酸マグネシウムにて乾燥し、減圧下、溶媒留去した。残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物14(37.7g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例20;化合物15の合成例)
化合物14(15g)にエタノール200mLを加え、50℃に加熱することで溶液とした。そこに、鉄粉(9.2g)、0.1N塩酸(33mL)を順に加え、加熱還流させながら3時間撹拌をおこなった。原料が残存していたため1N塩酸(1mL)を加え、さらに1時間加熱還流させた。まだ原料が残存していたため1N塩酸(2mL)を加え、さらに1時間加熱還流させた。室温に戻したのち、3’−ブロモアセトフェノン(10.5g)、粉砕した水酸化カリウム(4.4g)を順に加えた。室温で30分間撹拌したのち、3’−ブロモアセトフェノン(1.31g)を加え、さらに室温で2時間撹拌した。反応液を濾過し、濾取物を塩化メチレンに溶解させ、再度濾過し、濾液を減圧下濃縮した。残渣をカラムクロマトグラフィーに処し、得られた固体をエタノールで洗浄することで化合物15(22.7g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例21;化合物16の合成例)
窒素気流下、化合物15(9.0g)および4−ヘキシルフェニルボロン酸(6.2g)のトルエン/エタノール混合溶液(2:1、150mL)を、30分間窒素バブリングをおこなった。そこに、30分間窒素バブリングをおこなった炭酸ナトリウム(10.6g)水溶液(50mL)、Pd(PPh(1.4g)を順に加え、10時間撹拌還流した。その後室温まで冷却し、水と塩化メチレンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより化合物16(10.4g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例22;化合物17の合成例)
窒素気流下、中間体16(10.4g)、IrCl・n水和物(4.4g)に、2−エトキシエタノール(66mL)、水(22mL)を加え、加熱還流させながら20時間攪拌した。その後、ジクロロメタンで抽出し、有機層を水洗し、減圧濃縮を行い、メタノールに注ぎ再沈殿をおこなうことで、化合物17(12.5g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例23;化合物18の合成例)
窒素気流下、化合物17(12.5g)、ナトリウムアセチルアセトネート(3.4g)、2−エトキシエタノール(150mL)を順に加え、135℃で10時間攪拌した。その後、ジクロロメタンで抽出し、有機相を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧濃縮を行った。残渣をカラムクロマトグラフィーに処し、メタノールで懸洗をおこなうことで、化合物18(8.89g)を20%純度で得た。
Figure 2013105615
(合成例24;比較化合物D−8の合成例)
窒素気流下、化合物16(2.9g)に、グリセロール(45mL)を加え、90℃オイルバス中で窒素バブリングをおこなった。化合物18(20%純度、8.85g)を加えたのち、240℃〜250℃で13.5時間攪拌した。その後、メタノールを添加し、吸引濾過により沈殿物を濾取した。カラムクロマトグラフィーに処し、メタノールから再沈殿させることで化合物D−8(0.2g)を得た。
Figure 2013105615
<比較化合物D−9の合成例>
(合成例25;化合物19の合成例)
2−アミノベンゾフェノン(15.0g)、3’―ブロモアセトフェノン(18.2g)、酢酸(75mL)、濃硫酸(1.3mL)を順に加え、9.5時間加熱還流をおこなった。反応液を水に注ぎ、酢酸エチルで抽出洗浄をおこない、有機相をMgSOにて乾燥し、減圧濃縮した。カラムクロマトグラフィーにより精製し、化合物19(24.2g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例26;化合物20の合成例)
窒素気流下、化合物19(24.2g)および4−ヘキシルフェニルボロン酸(18.0g)のトルエン/エタノール混合溶液(1:1、400mL)を、30分間窒素バブリングをおこなった。そこに、30分間窒素バブリングをおこなった炭酸ナトリウム(21.4g)水溶液(100mL)、Pd(PPh(2.33g)を順に加え、8時間撹拌還流した。その後室温まで冷却し、4−ヘキシルフェニルボロン酸(5.5g)、Pd(PPh(0.8g)を順に加え、さらに7.5時間加熱還流させた。室温に戻したのち、水とトルエンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより化合物20(24.1g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例27;化合物21の合成例)
窒素気流下、化合物20(12.0g)、IrCl・n水和物(4.7g)に、2−エトキシエタノール(71mL)、水(24mL)を加え、加熱還流させながら11時間攪拌した。その後、ジクロロメタンで抽出し、有機層を水洗し、減圧濃縮を行い、メタノールに注ぎ再沈殿をおこなうことで、化合物21(11.9g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例28;化合物22の合成例)
窒素気流下、化合物21(11.9g)、ナトリウムアセチルアセトネート(3.3g)、2−エトキシエタノール(140mL)を順に加え、135℃で8時間攪拌した。その後、ジクロロメタンで抽出し、有機相を飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧濃縮を行った。残渣をカラムクロマトグラフィー、メタノールでの懸洗を繰り返すことで、化合物22(6.9g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例29;比較化合物D−9の合成例)
窒素気流下、化合物20(12.1g)に、グリセロール(172mL)を加え、80℃オイルバス中で窒素バブリングを30分間おこなった。化合物22(6.9g)を加えたのち、200℃で15時間攪拌した。その後、メタノールを添加し、溶液と油状物質を分離した。油状物質を塩化メチレンに溶解し、セライト濾過をおこなった。濾液を濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィーに処し、再沈殿を複数回繰り返すことにより、化合物D−9(0.6g)を得た。
Figure 2013105615
<本発明に係る化合物D−10の合成例>
(合成例30;化合物23の合成例)
化合物14(42.5g)にエタノール420mLを加え、50℃に加熱することで溶液とした。そこに、鉄粉(41.8g)、0.1N塩酸(94mL)を順に加え、加熱還流させながら80分間撹拌をおこなった。室温に戻したのち、3’−(3−ブロモフェニル)アセトフェノン(51.5g)、粉砕した水酸化カリウム(12.6g)を順に加え、加熱還流させながら4時間撹拌した。反応液をセライト濾過し、残渣を塩化メチレンにて数回抽出し、溶けないものは再度セライト濾過にて分離した。得られた濾液はまとめて減圧下濃縮したのち、塩化メチレンにて抽出洗浄し、有機相を飽和食塩水にて洗浄し、MgSOにて乾燥し、減圧下濃縮した。残渣をカラムクロマトグラフィーに処し、得られた固体を塩化メチレン/ヘキサンで再沈殿することで化合物23(101g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例31;化合物24の合成例)
窒素気流下、反応容器に、マグネシウム(turnings)(14g)を入れ、撹拌しながら乾燥ジエチルエーテル(210mL)に溶解した6−フェニル−1−ブロモヘキサン(83.3g)をゆっくりと滴下し、その後1時間室温で撹拌した。得られたグリニャール試薬の溶液を、窒素気流下にて、化合物23(101g)と[NiCl(dppp)](6.3g)及び乾燥ジエチルエーテル(750mL)の入った反応容器に室温で滴下し、そのまま室温で2時間撹拌した。その後塩化アンモニウム水溶液を添加し反応を停止させ、水と塩化メチレンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、化合物24(54.4g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例32;化合物25の合成例)
窒素気流下、化合物24(20g)、IrCl・n水和物(6.33g)に、窒素バブリングをおこなった2−エトキシエタノール(200mL)、水(20mL)を加え、内温を100〜136℃まで段階的に上昇させながら累計13.5時間攪拌した。その後、ジクロロメタンで抽出し、有機層を水洗し、減圧濃縮を行い、化合物25を粗精製物として得た。
Figure 2013105615
(合成例33;化合物26の合成例)
窒素気流下、化合物25の粗精製物、ナトリウムアセチルアセトネート(4.5g)、2−エトキシエタノール(200mL)を順に加え、135℃で40分間攪拌した。その後、ジクロロメタンで抽出し、有機相を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮を行った。残渣をカラムクロマトグラフィー、メタノールでの懸洗を繰り返すことで、化合物26(22.8g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例34;化合物D−10の合成例)
窒素気流下、化合物26(22.8g)、化合物24(63.5g)を、260℃オイルバスにて24時間攪拌した。残渣をカラムクロマトグラフィー、再沈殿にて精製することで、化合物D−10(3.48g)を得た。
この化合物をフェニルシクロヘキサンに対して1.5重量%混合したものは120℃に加温すると直ちに溶解し均一溶液となり、その後室温で2ヶ月間保存したところ均一状態を保持していた。
Figure 2013105615
<本発明に係る化合物D−11の合成例>
(合成例35;化合物27の合成例)
窒素気流下、化合物19(120g)、ビスピナコラートジボロン(102g)、酢酸カリウム(167g)、脱水ジメチルスルホキシド(600mL)を順に加え、50℃にて30分間窒素バブリングをおこなった。[PdCl(dppf)]CHCl(8.16g)を加えたのち、内温80〜85℃にて4.5時間撹拌した。その後室温まで冷却し、水2.1L中へ注ぎ、析出物をろ別後、得られた固体をジクロロメタンにて抽出洗浄し、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、化合物27(129g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例36;化合物28の合成例)
化合物27(122g)、3−ブロモヨードベンゼン(127g)、トルエン/エタノール混合溶液(2:1、1140mL)を順に加え、30分間窒素バブリングを行った。りん酸三カリウム水溶液(2.0M、346mL)を加え、さらに15分間窒素バブリングを行った。そこにPd(PPh(10.4g)を加えた後、加熱還流させながら、4.5時間撹拌を行った。室温に戻した後、トルエンにて抽出を行い、有機相を飽和食塩水にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥し、減圧下、溶媒留去した。残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物28(97g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例37;化合物29の合成例)
窒素気流下、反応容器に、マグネシウム(turnings)(9.4g)を入れ、撹拌しながら乾燥ジエチルエーテル(200mL)に溶解した6−フェニル−1−ブロモヘキサン(74.5g)をゆっくりと滴下し、その後1時間室温で撹拌した。得られたグリニャール試薬の溶液を、窒素気流下にて、化合物28(67.4g)と[NiCl(dppp)](4.2g)及び乾燥ジエチルエーテル(440mL)の入った反応容器に室温で滴下し、そのまま室温で1時間撹拌した。その後塩化アンモニウム水溶液を添加し反応を停止させ、水と塩化メチレンを加え分液洗浄後、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後溶媒を減圧下除去した。得られた残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、化合物29(64.5g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例38;化合物30の合成例)
窒素気流下、化合物29(11.4g)、IrCl・n水和物(3.59g)に、窒素バブリングをおこなった2−エトキシエタノール(115mL)、水(15mL)を加え、内温を100〜135℃まで段階的に上昇させながら累計11時間攪拌した。その後、ジクロロメタンで抽出し、有機相を水洗し、減圧濃縮を行い、化合物30を粗精製物として得た。
Figure 2013105615
(合成例39;化合物31の合成例)
窒素気流下、化合物30の粗精製物、ナトリウムアセチルアセトネート(2.43g)、2−エトキシエタノール(130mL)を順に加え、内温135℃で1時間攪拌した。その後、ジクロロメタンで抽出し、有機相を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮を行った。残渣をカラムクロマトグラフィー、メタノールでの懸洗を繰り返すことで、化合物31(7.64g)を得た。
Figure 2013105615
(合成例40;化合物D−11の合成例)
窒素気流下、化合物31(7.6g)、化合物29(29.7g)を、260〜270℃オイルバスにて18時間攪拌した。残渣をカラムクロマトグラフィー、再沈殿にて精製することで、化合物D−11(0.4g)を得た。
この化合物をフェニルシクロヘキサンに対して1.5重量%混合したものは120℃に加温すると直ちに溶解し均一溶液となり、その後室温で2ヶ月間保存したところ均一状態を保持していた。
Figure 2013105615
(実施例1)
[有機電界発光素子の作製]
図2に示す構造を有する有機電界発光素子を以下の方法で作製した。
ガラス基板1の上にインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を70nm堆積したもの(スパッター成膜品;シート抵抗15Ω)を通常のフォトリソグラフィ技術と塩酸エッチングを用いて2mm幅のストライプにパターニングして陽極を形成した。パターン形成したITO基板を、中性洗剤による超音波洗浄、純水による水洗の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。
次いで、正孔注入層を以下のように湿式成膜法によって形成した。正孔注入層の材料として、下記式(PB−1)の芳香族アミノ基を有する高分子化合物(重量平均分子量:33000,数平均分子量:25000)と(PB−2)の芳香族アミノ基を有する高分子化合物(重量平均分子量:76000,数平均分子量:40000)、および下記に示す構造式の電子受容性化合物(A−1)とを用い、下記の条件でスピンコートをおこない、膜厚40nmの均一な薄膜を形成した。
高分子化合物PB−1およびPB−2は、国際公開第2009/102027号にて開示されている方法を参考にして合成した。
なお、下記に示す構造式PB−1内の数字は、[ ]で表される2種類の繰返し単位数の比を表す。また、構造式PB−2内のArとは、構造式右側に示されるアリール基を表し、該2種類のアリール基は、xで表されるモル比で存在する。
Figure 2013105615
<正孔注入層様組成物>
(溶媒) 安息香酸エチル
(塗布液濃度)PB−1:0.875重量%
PB−2:2.625重量%
A−1 :0.525重量%
<成膜条件>
(スピンコート雰囲気)大気下 23℃
(乾燥条件)230℃×60分
続いて、正孔輸送層を以下のように湿式製膜法によって形成した。正孔輸送層の材料として、下記に示す構造式の電荷輸送材料(PB−3)の芳香族アミノ基を有する高分子化合物(重量平均分子量:79000,数平均分子量:54000)を、溶媒としてフェニルシクロヘキサンを用いた有機電界発光素子用組成物を調製し、この有機電界発光素子用組成物を用いて下記の条件でスピンコートをおこない膜厚11nmの薄膜を得た。
構造式PB−3内のArとは、構造式右側に示される2種類のアリール基を表し、該2種類のアリール基は、数字で表されるモル比で存在する。なお、高分子化合物PB−3は、国際公開第2011/099531号にて開示されている方法を参考にして合成した。
Figure 2013105615
<正孔輸送層用組成物>
(溶媒) フェニルシクロヘキサン
(塗布液濃度)PB−3:1.0重量%
<成膜条件>
(スピンコート雰囲気)乾燥窒素中 32℃
(乾燥条件)230℃×60分(乾燥窒素下)
次に、発光層を形成するにあたり、電荷輸送材料として、以下に示す、有機化合物(HO−1)及び、有機化合物(HO−2)並びに、発光材料として、以下に示すイリジウム錯体化合物(D−1)を用いて下記に示すイリジウム錯体化合物含有組成物を調製し、以下に示す条件で正孔輸送層上にスピンコートして膜厚50nmで発光層を得た。
Figure 2013105615
<発光層用組成物>
(溶媒) フェニルシクロヘキサン
(塗布液濃度) HO−1:1.2重量%
HO−2:3.6重量%
D−1 :0.48重量%
<スピンコート条件>
(スピンコート雰囲気)乾燥窒素中 35℃
(乾燥条件)120℃×20分(乾燥窒素下)
この基板を一旦大気中に取り出し、速やかに真空蒸着装置のチャンバー内に設置した。チャンバーはロータリーポンプで粗引きした後、クライオポンプにて減圧した。基板には、所定の領域に、蒸着用マスクを配置し、チャンバーにはあらかじめ必要な蒸着材料をそれぞれ別の磁器製坩堝に入れて配置しておいた。
次に、正孔阻止層として下記に示す化合物(HB−1)を10nmの膜厚で積層した。
Figure 2013105615
次に、正孔阻止層の上に、電子輸送層として下記に示すアルミニウムの8−ヒドロキシキノリン錯体(ET−1)を同様にして蒸着し、膜厚は20nmとした。
Figure 2013105615
上記の正孔阻止層及び電子輸送層を真空蒸着する時の基板温度は室温に保持した。
ここで、電子輸送層までの蒸着を行った素子を一度前記真空蒸着装置内より大気中に取り出して、陰極蒸着用のマスクとして2mm幅のストライプ状シャドーマスクを、陽極のITOストライプとは直交するように素子に密着させて、別の真空蒸着装置内に設置して有機層と同様にして装置内の真空度が3.3×10−4Pa以下になるまで排気した。
次に、電子輸送層の上に、電子注入層として、フッ化リチウム(LiF)を、0.5nmの膜厚となるように電子輸送層の上に成膜した。
次に、電子注入層の上に、陰極として膜厚80nmのアルミニウム層を形成して陰極を完成させた。なお、電子注入層、陰極の蒸着時の基板温度は室温に保持した。
以上の様にして、2mm×2mmのサイズの発光面積部分を有する有機電界発光素子が得られた。
素子の発光スペクトルの極大波長は520nmであり、イリジウム錯体化合物(D−1)由来のものと同定された。
(比較例1)
実施例1において、発光層を形成する際に用いた化合物D−1を、下記式で表される化合物D−4に変更した以外は、実施例1と同様にして有機電界発光素子を作製した。
(比較例2)
実施例1において、発光層を形成する際に用いた化合物D−1を、下記式で表される化合物D−5に変更した以外は、実施例1と同様にして有機電界発光素子を作製した。なお、化合物D−5は、日本国特開2010−202644号公報に記載の方法にて得た。
Figure 2013105615
実施例1及び比較例1、2において作製した有機電界発光素子の特性、及び初期輝度を10,000cd/mとして直流駆動試験を行い、輝度が90%まで減少するまでの時間(LT90駆動寿命)を表1にまとめる。
Figure 2013105615
表1に示すが如く、本発明のイリジウム錯体化合物を含む層を有する有機電界発光素子は、電力効率が高く、駆動寿命が長いことが分かる。
(比較例3)
下記構造式で表される化合物(D−6)の、フェニルシクロヘキサンに対する、室温(25℃)での溶解性試験を行ったところ、0.2重量%未満であった。このため、湿式成膜法での層の形成ができず、素子特性等の試験ができなかった。
Figure 2013105615
(比較例4)
下記構造式で表される化合物(D−7)の、フェニルシクロヘキサンに対する、室温(25℃)での溶解性試験を行ったところ、0.85重量%溶解したが、翌日結晶化が認められた。このため、湿式成膜法での層の形成ができず、素子特性等の試験ができなかった。
Figure 2013105615
(実施例2)
実施例1において、正孔阻止層を下記化合物(HB−2)に変更したほかは実施例1と同様にして有機電界発光素子を作製した。素子の発光スペクトルの極大波長は521nmであり、イリジウム錯体化合物(D−1)由来のものと同定された。
Figure 2013105615
(実施例3〜4、比較例5)
実施例2において、発光層を形成する際に用いた発光材料を表2に記載した化合物に変更した以外は、実施例2と同様にして有機電界発光素子を作製した。
実施例2〜4および比較例5において作製した有機電界発光素子の特性、及び初期輝度を10,000cd/mとして直流駆動試験を行い、輝度が80%まで減少するまでの時間(LT80駆動寿命)を表2にまとめた。
Figure 2013105615
表2に示すが如く、本発明のイリジウム錯体化合物を含む層を有する有機電界発光素子は、駆動電圧が低く、駆動寿命が長いことが分かる。
(比較例6)
実施例1において、発光層を形成する際に用いた電荷輸送材料をHO−1から以下に示すHO−3に変更した以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。
比較例6において作製した有機電界発光素子の特性、及び初期輝度を10,000cd/mとして直流駆動試験を行い、輝度が90%まで減少するまでの時間(LT90駆動寿命)を表3にまとめた。
Figure 2013105615
Figure 2013105615
表3に示すが如く、本発明のイリジウム錯体化合物を含む層を有する有機電界発光素子は、電荷輸送材料として含窒素芳香族複素環化合物を含むことで、電力効率が高く、駆動寿命が長いことが分かる。
(比較例7)
実施例1において、発光層を形成する際に用いた電荷輸送材料HO−1及びHO−2を以下に示すHO−3及びHO−4にそれぞれ変更し、発光材料D−1を以下に示すD−8に変更した以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。
Figure 2013105615
<発光層用組成物>
(溶媒) フェニルシクロヘキサン
(塗布液濃度) HO−3:1.2重量%
HO−4:3.6重量%
D−8 :0.336重量%
(比較例8、実施例5〜8)
比較例7において、発光層を形成する際に用いた発光材料、電荷輸送材料を、それぞれ、表4に示す化合物の組み合わせに変更した以外は、比較例7と同様にして素子を作製した。表4における発光材料の欄に記載されている化合物のうち、D−9〜D−11の構造を下記に示す。また表4における電荷輸送材料の欄に記載されている化合物のうち、HO−5とHO−6の構造を下記に示す。
Figure 2013105615
得られた有機電界発光素子の特性及び初期輝度を7000cd/mとして直流駆動試験を行い、輝度が85%まで減少するまでの時間(LT85駆動寿命)を表4にまとめる。
Figure 2013105615
表4に示すが如く、本発明の有機金属錯体を含む層を有する有機電界発光素子は、電力効率が高く、駆動寿命が長いことが分かる。さらに、その際に用いる電荷輸送材料としては、含窒素芳香族複素環化合物を含むことが好ましいことが分かる。
本発明を詳細にまた特定の実施形態を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は、2012年1月13日出願の日本特許出願(特願2012−005118)および2012年9月14日出願の日本特許出願(特願2012−202908)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
1 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 正孔阻止層
7 電子輸送層
8 電子注入層
9 陰極
式(2)において、Xは、複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、炭素数6〜20の(ヘテロ)アリーレン基を表し、Arは、複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す。
これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。Zは、下記式(3)で表される。cは1から3の整数を表す。dはから3の整数を表す。
また、R〜Rは、隣り合うR〜Rと、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、環を形成してもよい。
これらの環はさらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
なお、式(1−1)で表されるイリジウム錯体化合物は、R〜Rにおいて、少なくとも1つの前記式(2)で表される基を有する。]
[6] 前記Rが前記式(2)で表される、前項[5]に記載のイリジウム錯体化合物。
[7] 前記Rが前記式(2)で表される、前記[5]に記載のイリジウム錯体化合物。
[8] 前記環Bが、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、またはチアゾール環である、前項[1]〜[7]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[9] 前記環Bがピリジン環である、前項[1]〜[7]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[10] 前記環Bがピラジン環である、前項[1]〜[7]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[11] 前記環Bがピリミジン環である、前項[1]〜[7]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
[12] 前記環Bがイミダゾール環である、前項[1]〜[7]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物
[13] 前記式(2)において、Arが炭素数6〜20の芳香族炭化水素基である、前項[1]〜[12]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
14] 前記式(2)において、Arに置換していてもよい置換基が、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数1〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基である、前項[1]〜[13]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
15] 前記[1]〜[14]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物を含む発光材料。
16] 前記[1]〜[14]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物及び溶媒を含む組成物。
17] 陽極、陰極、及び該陽極と該陰極の間に少なくとも1層の有機層を有する有機電界発光素子であって、前記有機層のうち少なくとも1層が、前記[1]〜[14]のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物を含む有機電界発光素子。
18] 前記有機層が、電荷輸送材料としてさらに含窒素芳香族複素環化合物を含む、前記[17]に記載の有機電界発光素子。
19] 前記有機層が、前記[16]に記載の組成物を用いて形成された層である、前記[17]または[18]に記載の有機電界発光素子。
20] 前記[17]〜[19]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた表示装置。
21] 前記[17]〜[19]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた照明装置。

Claims (22)

  1. 下記式(1)で表されるイリジウム錯体化合物。
    Figure 2013105615
    {式(1)において、環Aは、炭素原子CおよびCを含む、6員環もしくは5員環の芳香族炭化水素環または6員環もしくは5員環の芳香族複素環を表し、環Bは、炭素原子Cおよび窒素原子Nを含む、6員環または5員環の含窒素芳香族複素環を表す。Lは有機配位子である。aおよびbは、それぞれ独立に1から4の整数を表す。nは1から3の整数を表す。
    およびRは、それぞれ、環Aおよび環Bを構成する炭素原子または窒素原子に結合する置換基を表し、RまたはRが複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
    aが2以上で、かつ複数のRが隣合う場合、隣合っているR同士が、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。bが2以上で、かつ複数のRが隣合う場合、隣合っているR同士が、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。また、RおよびRが、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、さらに環を形成してもよい。R同士、R同士またはRとRとが結合することにより形成された環は、さらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
    ただし、RおよびRのうち、少なくとも1つは下記式(2)で表される。
    Figure 2013105615
    [式(2)において、Xは、複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、炭素数6〜20の(ヘテロ)アリーレン基を表し、Arは、複数個ある場合は、それぞれ同一または異なり、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基を表す。これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。Zは、下記式(3)で表される。cは1から3の整数を表す。dは0から3の整数を表す。]
    Figure 2013105615
    〔式(3)において、複数のR’はそれぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基である。rは1から20の整数を示す。〕}
  2. 前記式(1)において、環Aに結合する置換基Rのうち、少なくとも一つが前記式(2)で表される、請求項1に記載のイリジウム錯体化合物。
  3. 前記式(1)において、環Bに結合する置換基Rのうち、少なくとも一つが前記式(2)で表される、請求項1または2に記載のイリジウム錯体化合物。
  4. 前記式(1)において、環Aがベンゼン環またはピリジン環である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
  5. 下記式(1−1)で表される、請求項1〜4のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
    Figure 2013105615
    [式(1−1)において、環B、R、L、bおよびnは、それぞれ式(1)と同義である。
    〜Rは、それぞれ同一または異なり、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基、のいずれかを表す。これらの基はさらに、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
    また、R〜Rは、隣り合うR〜Rと、直接結合して、または炭素数3〜12のアルキレン基、炭素数3〜12のアルケニレン基、もしくは炭素数6〜12のアリーレン基を介して結合して、環を形成してもよい。これらの環はさらにフッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数3〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基で置換されていてもよい。
    なお、式(1−1)で表されるイリジウム錯体化合物は、R〜Rにおいて、少なくとも1つの前記式(2)で表される基を有する。]
  6. 前記Rが前記式(2)で表される、請求項5に記載のイリジウム錯体化合物。
  7. 前記Rが前記式(2)で表される、請求項5に記載のイリジウム錯体化合物。
  8. 前記環Bが、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、またはチアゾール環である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
  9. 前記環Bがピリジン環である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
  10. 前記環Bがピラジン環である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
  11. 前記環Bがピリミジン環である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
  12. 前記環Bがイミダゾール環である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
  13. 前記式(2)において、dが1から3の整数である、請求項1〜12のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
  14. 前記式(2)において、Arが炭素数6〜20の芳香族炭化水素基である、請求項1〜13のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
  15. 前記式(2)において、Arに置換していてもよい置換基が、フッ素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40の(ヘテロ)アラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールオキシ基、炭素数1〜20であるアルキルシリル基、炭素数1〜20である(ヘテロ)アリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数4〜20の(ヘテロ)アリールカルボニル基、炭素数2〜20のアルキルアミノ基、炭素数3〜20の(ヘテロ)アリールアミノ基、または炭素数3〜20の(ヘテロ)アリール基である、請求項1〜14のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物。
  16. 請求項1〜15のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物を含む発光材料。
  17. 請求項1〜15のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物及び溶媒を含む組成物。
  18. 陽極、陰極、及び該陽極と該陰極の間に少なくとも1層の有機層を有する有機電界発光素子であって、前記有機層のうち少なくとも1層が、請求項1〜15のいずれか一項に記載のイリジウム錯体化合物を含む有機電界発光素子。
  19. 前記有機層が、電荷輸送材料としてさらに含窒素芳香族複素環化合物を含む、請求項18に記載の有機電界発光素子。
  20. 前記有機層が、請求項17に記載の組成物を用いて形成された層である、請求項18または19に記載の有機電界発光素子。
  21. 請求項18〜20のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた表示装置。
  22. 請求項18〜20のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いた照明装置。
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