TW201336853A - 銥錯合物化合物及包含該化合物之溶液組合物、有機電致發光元件、顯示裝置及照明裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種可溶於有機溶劑,可長期保存而化合物不會再析出,進而使用該化合物製作之有機電致發光元件之驅動電壓較低、發光效率較高的銥錯合物化合物,及包含該化合物之有機電致發光元件,以及使用該有機電致發光元件之顯示裝置及照明裝置。本發明係關於一種具有特定化學結構之銥錯合物化合物。進而,本發明係關於一種使用該化合物製作之驅動電壓較低、驅動壽命較長之有機電致發光元件。

Description

銥錯合物化合物及包含該化合物之溶液組合物、有機電致發光元件、顯示裝置及照明裝置
本發明係關於一種銥錯合物化合物,尤其是關於一種作為有機電致發光元件之發光層之材料有用的銥錯合物化合物、含有該化合物之組合物、使用該組合物製作之有機電致發光元件、包含該有機電致發光元件之顯示裝置及照明裝置。
近年來,有機電致發光照明(有機EL(electroluminescence)照明)或有機電致發光顯示器(有機EL顯示器)等利用有機電致發光元件(以下,亦有稱為「有機EL元件」之情況)之各種電子器件不斷得到實際應用。有機EL元件之外加電壓較低、消耗電力較小,為面發光,亦可進行三原色發光,故而因此業界正積極地研究其於照明或顯示器中之應用。為此,亦要求改善發光效率。作為改善發光效率之方法,例如提出有將磷光發光材料利用於有機EL元件之發光層。作為磷光發光材料,例如以雙(2-苯基吡啶根基-N,C2')乙醯丙酮合銥(Irppy2(acac))或三(2-苯基吡啶根基-N,C2')(Ir(ppy)3)銥為代表之鄰位金屬化銥錯合物廣為業界所知。
作為使用此種磷光發光材料形成有機EL元件之方法,主要利用真空蒸鍍法。但是,由於通常元件係藉由將發光層或電荷注入層、電荷傳輸層等複數個層積層而製造,故而真空蒸鍍法存在如下問題:蒸鍍製程變得繁雜,生產性不足,且包含該等元件之照明或顯示器之面板極難大型化。
另一方面,有機EL元件亦可藉由塗佈法進行成膜,一層一層地形成層。塗佈法與真空蒸鍍法相比,可容易且高良率地形成穩定之層,因此期待將其應用於顯示器或照明裝置之量產化或大型器件。
此處,為利用塗佈法進行成膜,層中所含之有機材料必需為容易溶解於有機溶劑之狀態。通常,作為所使用之有機溶劑,例如可使用甲苯之類的低沸點且低黏度之溶劑。使用此種溶劑製作之油墨可藉由旋轉塗佈法等而容易地成膜。又,關於有機溶劑,就塗佈膜之均勻性或操作安全性之觀點而言,工業上可更佳地使用苯基環己烷之類的揮發性較低、著火點較高之有機溶劑。進而,要求包含有機材料與溶劑之組合物中有機材料於保存期間不會再次析出而保持均勻之狀態、即適用期(pot life)足夠長。
關於利用塗佈法製造有機EL元件,揭示有將以Ir(ppy)2(acac)為主骨架之銥錯合物溶解於1,2-二氯乙烷中,藉由塗佈法而製作之元件(專利文獻1);將具有特定取代基之聯苯吡啶配位子之銥錯合物溶解於甲苯等有機溶劑中,藉由塗佈法而製作之元件(專利文獻2)。
但是,該等元件雖然可藉由塗佈法製作,但驅動電壓較高、發光效率較低,於該方面仍有改良之餘地。
根據上述背景,亦提出有使驅動電壓降低之銥錯合物之改良方法(專利文獻3)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2006-290781號公報
專利文獻2:國際公開第2004/026886號
專利文獻3:國際公開第2011/032626號
然而,並無任何文獻提及溶解有銥錯合物化合物之組合物之適用期,就量產化之觀點而言,研究尚不充分。
本發明係鑒於上述問題而完成者,本發明之課題在於提供一種銥錯合物化合物,該銥錯合物化合物可溶於甲苯或苯基環己烷之類的有機溶劑,可長期保存而該組合物中之固形物成分不會再析出,進而使用其製作之元件之驅動電壓較低、發光效率較高。
又,本發明之課題在於提供一種驅動電壓較低、發光效率較高之有機電致發光元件,以及包含該有機電致元件之顯示裝置及照明裝置。
本發明者等人鑒於上述課題而進行努力研究,結果發現,具有某種特定化學結構之銥錯合物化合物於甲苯或苯基環己烷等有機溶劑中之溶解性足夠高,且包含該化合物與溶劑之組合物可長期保存而固形物成分不會再析出,進而使用其製作之元件之驅動電壓較低、發光效率較高,從而完成了本發明。
即,本發明在於下述[1]~[22]。
[1]一種銥錯合物化合物,其係以下述式(1)表示:[化1] [式(1)中,環A表示包含碳原子C1及C2之6員環或5員環之芳香族烴環或者6員環或5員環之芳香族雜環,環B表示包含碳原子C3及氮原子N1之6員環或5員環之含氮芳香族雜環;L為有機配位子;a及b分別獨立地表示1至4之整數;n表示1至3之整數;R1及R2分別表示鍵結於構成環A及環B之碳原子或氮原子之取代基,於R1或R2存在複數個之情形時,分別相同或不同,表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基中之任一者;該等基亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代;於a為2以上且複數個R1相鄰之情形時,相鄰之R1彼此亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而進而形成環;於b為2以上且複數個R2相鄰之情形時,相鄰之R2彼此亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而進而形成環;又,R1及R2亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數 6~12之伸芳基鍵結而進而形成環;由R1彼此、R2彼此或R1與R2鍵結而形成之環亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代;其中,R1及R2中至少一者係以下述式(2)表示: 式(2)中,X於存在複數個之情形時,分別相同或不同,表示碳數6~20之(雜)伸芳基,Ar1於存在複數個之情形時,分別相同或不同,表示碳數3~20之(雜)芳基;該等基亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代;Z係以下述式(3)表示;c表示1至3之整數;d表示0至3之整數; 式(3)中,複數個R'分別相同或不同,為氫原子、氟原子、氯原子、溴 原子、碳數1~20之烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、或碳數3~20之(雜)芳基;r表示1至20之整數]。
[2]如前項[1]之銥錯合物化合物,其中於上述式(1)中,鍵結於環A之取代基R1中之至少一個係以上述式(2)表示。
[3]如前項[1]或[2]之銥錯合物化合物,其中於上述式(1)中,鍵結於環B之取代基R2中之至少一個係以上述式(2)表示。
[4]如前項[1]至[3]中任一項之銥錯合物化合物,其中於上述式(1)中,環A為苯環或吡啶環。
[5]如前項[1]至[4]中任一項之銥錯合物化合物,其係以下述式(1-1)表示: [式(1-1)中,環B、R2、L、b及n分別與式(1)含義相同;R3~R6分別相同或不同,表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基中之任一者;該等基亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳 氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代;又,R3~R6與相鄰之R3~R6亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而形成環;該等環亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代;再者,式(1-1)所表示之銥錯合物化合物中,R2~R6中具有至少一個上述式(2)所表示之基]。
[6]如前項[5]之銥錯合物化合物,其中上述R4係以上述式(2)表示。
[7]如前項[5]之銥錯合物化合物,其中上述R5係以上述式(2)表示。
[8]如前項[1]至[7]中任一項之銥錯合物化合物,其中上述環B為吡啶環、吡環、嘧啶環、咪唑環、唑環、或噻唑環。
[9]如前項[1]至[7]中任一項之銥錯合物化合物,其中上述環B為吡啶環。
[10]如前項[1]至[7]中任一項之銥錯合物化合物,其中上述環B為吡環。
[11]如前項[1]至[7]中任一項之銥錯合物化合物,其中上述環B為嘧啶環。
[12]如前項[1]至[7]中任一項之銥錯合物化合物,其中上述環B為咪唑環。
[13]如前項[1]至[12]中任一項之銥錯合物化合物,其中於上述式(2)中,d為1至3之整數。
[14]如前項[1]至[13]中任一項之銥錯合物化合物,其中於上述式(2)中,Ar1為碳數6~20之芳香族烴基。
[15]如前項[1]至[14]中任一項之銥錯合物化合物,其中於上述式(2)中,可取代於Ar1上之取代基為氟原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數1~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基。
[16]一種發光材料,其包含如上述[1]至[15]中任一項之銥錯合物化合物。
[17]一種組合物,其包含如上述[1]至[15]中任一項之銥錯合物化合物及溶劑。
[18]一種有機電致發光元件,其係包括陽極、陰極、及該陽極與該陰極之間之至少1層有機層者,且上述有機層中至少1層包含如上述[1]至[15]中任一項之銥錯合物化合物。
[19]如上述[18]之有機電致發光元件,其中上述有機層進而含有含氮芳香族雜環化合物作為電荷傳輸材料。
[20]如上述[18]或[19]之有機電致發光元件,其中上述有機層為使用如上述[17]之組合物形成之層。
[21]一種顯示裝置,其係使用如上述[18]至[20]中任一項之有機電致發光元件者。
[22]一種照明裝置,其係使用如上述[18]至[20]中任一項之有機電致發光元件者。
即,本發明之銥錯合物化合物藉由形成如下結構,即於如經取代之苯基吡啶或經取代之苯基喹啉骨架等配位子上,經由碳鏈為2~20之烷基進而於其末端取代有碳數3~20之芳香環之結構,而溶解性較 高,顯示作為有機電致發光元件用材料良好之性能。又,包含本發明之銥錯合物化合物之有機電致發光元件於發光效率、驅動電壓等方面顯示出良好之性能。
本發明之銥錯合物化合物可溶於甲苯或苯基環己烷之類的有機溶劑,且含有該銥錯合物化合物與溶劑之組合物可長期保存而固形物成分不會析出。又,包含該銥錯合物化合物之有機電致發光元件之發光效率較高,可以較低之電壓進行驅動,並且驅動穩定性較高。因此,本發明之銥錯合物化合物作為有機電致發光元件用材料有用,包含該化合物之有機電致發光元件可利用塗佈法製作,該有機電致發光元件作為顯示裝置及照明裝置有用。
1‧‧‧基板
2‧‧‧陽極
3‧‧‧電洞注入層
4‧‧‧電洞傳輸層
5‧‧‧發光層
6‧‧‧電洞阻擋層
7‧‧‧電子傳輸層
8‧‧‧電子注入屬
9‧‧‧陰極
圖1係表示化合物D-1之1H-NMR圖的圖。
圖2係模式性地表示本發明之有機電致發光元件之結構之一例的剖面圖。
以下,詳細地說明本發明之實施形態,但本發明並不限定於以下實施形態,於其主旨之範圍內可進行各種變形而實施。
再者,於本文中,所謂(雜)芳基,意指具有1個自由價之芳香族烴基及芳香族雜環基兩者。
此處,於本發明中,所謂自由價,如有機化學.生物化學命名法(上)(修訂第2版,南江堂,1992年發行)中所記載般,係指可與其他自由價形成鍵者。即,例如,「具有1個自由價之苯環」係指苯基,「具有2個自由價之苯環」係指伸苯基。
又,於簡記為「ppm」之情形時,係表示「重量ppm」。
<銥錯合物化合物>
本發明之銥錯合物化合物係以下述式(1)表示。
式(1)中,環A表示包含碳原子C1及C2之6員環或5員環之芳香族烴環或者6員環或5員環之芳香族雜環,環B表示包含碳原子C3及氮原子N1之6員環或5員環之含氮芳香族雜環。
作為6員環或5員環之芳香族烴環或者6員環或5員環之芳香族雜環,可列舉:苯環、吡啶環、嘧啶環、吡環、咪唑環、呋喃環、噻吩環等,就耐久性及合成之觀點而言,較佳為苯環、吡啶環、嘧啶環,其中,更佳為苯環、吡啶環,進而較佳為苯環。
作為6員環或5員環之含氮芳香族雜環,可列舉:吡啶環、吡環、嘧啶環、1,3,5-三環、咪唑環、三唑環、唑環、二唑環、噻唑環、噻二唑環等,就耐久性及合成之觀點而言,較佳為吡啶環、吡環、嘧啶環、咪唑環、唑環、噻唑環,其中,較佳為吡啶環、吡環、嘧啶環、咪唑環,更佳為吡啶環、吡環、嘧啶環。
L為有機配位子。a及b分別獨立地表示1至4之整數。n表示1至3之整數。
再者,於本說明書中之化學式中,虛線所示之鍵表示配位鍵。
R1及R2分別表示鍵結於構成環A及環B之碳原子或氮原子之取代基,於R1或R2存在複數個之情形時,分別相同或不同,表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽 烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基中之任一者。
該等基亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代。
於a為2以上且複數個R1相鄰之情形時,相鄰之R1彼此亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而進而形成環。
具體而言,可列舉:茀環、萘環、菲環、9,10-苯并菲環(triphenylene ring)、環、苯并呋喃環、二苯并呋喃環、苯并噻吩環、二苯并噻吩環、咔唑環、咔啉環、二氮雜咔唑環、四氫萘環、喹啉環、喹唑啉環、氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環(azatriphenylene ring)等。其中,較佳為茀環、萘環、咔唑環、咔啉環、喹啉環、喹唑啉環、喹啉環、氮雜苯并[9,10]菲環,進而較佳為茀環、萘環、咔唑環。
於b為2以上且複數個R2相鄰之情形時,相鄰之R2彼此亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而進而形成環。
作為此種環之具體例,可列舉:咔啉環、二氮雜咔唑環、氮雜二苯并呋喃環、氮雜二苯并噻吩環、苯并咪唑環、苯并唑環、苯并二唑環、苯并噻唑環、苯并噻二唑環、喹啉環、四氫喹啉環、異喹啉環、四氫異喹啉環、喹啉環、喹唑啉環、二氮雜蒽環、氮雜菲環、二氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環、二氮雜苯并[9,10]菲環等。其 中,較佳為苯并唑環、苯并噻唑環、喹啉環、異喹啉環、喹啉環、喹唑啉環、氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環,更佳為喹啉環、異喹啉環、喹啉環、喹唑啉環、氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環。
又,R1及R2亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而進而形成環。
作為此種環之具體例,可列舉:氮雜菲環、二氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環、二氮雜苯并[9,10]菲環等。其中,較佳為氮雜苯并[9,10]菲環、二氮雜苯并[9,10]菲環。
由R1彼此、R2彼此或R1與R2鍵結而形成之環亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代。
其中,R1及R2中至少一者係以下述式(2)表示。
式(2)中,X於存在複數個之情形時,分別相同或不同,表示碳數6~20之(雜)伸芳基,Ar1於存在複數個之情形時,分別相同或不同,表示碳數3~20之(雜)芳基。
該等基亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、 碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代。
Z係以下述式(3)表示。c表示1至3之整數,就兼具溶解性與性能之觀點而言,較佳為1或2,其中,進而較佳為1。d表示0至3之整數,就耐久性之觀點而言,較佳為1至3之整數,其中,較佳為1或2。
式(3)中,複數個R'分別相同或不同,為氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、或碳數3~20之(雜)芳基。
就耐久性之觀點而言,較佳為氫原子、碳數1~20之烷基、碳數3~20之(雜)芳基,其中,更佳為氫原子。
r表示1至20之整數。就溶解性及電氣耐久性之觀點而言,r較佳為2以上且未達18,其中,更佳為3以上且未達15,進而較佳為3以上且未達10。
上述式(1)所表示之本發明之銥錯合物化合物更佳為以下述式(1-1)表示。
於式(1-1)中,環B、R2、L、b及n分別與式(1)含義相同。
R3~R6分別相同或不同,表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原 子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基中之任一者。
該等基亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代。
又,R3~R6與相鄰之R3~R6亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而形成環。
作為此種環之具體例,可列舉:茀環、萘環、菲環、9,10-苯并菲環、環、苯并呋喃環、二苯并呋喃環、苯并噻吩環、二苯并噻吩環、咔唑環、咔啉環、二氮雜咔唑環、四氫萘環、喹啉環、喹唑啉環、氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環等。其中,較佳為茀環、萘環、咔唑環、咔啉環、喹啉環、喹唑啉環、喹啉環、或氮雜苯并[9,10]菲環,進而較佳為茀環、萘環、或咔唑環。
該等環亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代。
再者,式(1-1)所表示之銥錯合物化合物中,R2~R6中具有至少一個上述式(2)所表示之基。
本發明之銥錯合物化合物具有上述式(2)所表示之取代基。藉由 具有該取代基,本發明之銥錯合物化合物對有機溶劑之溶解性提高。就驅動電壓及耐久性之觀點而言,較佳為R1或R2中之至少一者具有該取代基。又,就驅動電壓及耐久性之觀點而言,較佳為R2~R5中之至少一者具有該取代基,其中,更佳為R4或R5具有該取代基,進而較佳為R4具有該取代基。
<R1~R6>
R1及R2分別表示鍵結於構成環A及環B之碳原子或氮原子之取代基,於R1或R2存在複數個之情形時,分別相同或不同,表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基中之任一者。
R3~R6分別相同或不同,表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基中之任一者。
作為碳數1~20之烷基之具體例,可列舉:直鏈狀烷基、支鏈狀烷基及環狀烷基等,更具體而言,可列舉:甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正辛基、異丙基、異丁基、異戊基、第三丁基、環己基等。其中,較佳為甲基、乙基、或正丁基、正己基等直鏈狀烷基。
作為碳數7~40之(雜)芳烷基之具體例,係指構成直鏈狀烷基、支鏈狀烷基及環狀烷基之氫原子之一部分經(雜)芳基取代而成之基,更 具體而言,可列舉:1-苯基-1-乙基、異丙苯基、3-吡啶基-1-丙基、3-苯基-1-丙基、4-苯基-1-丁基、5-苯基-1-戊基、6-吡啶基-1-己基、6-苯基-1-己基、7-苯基-1-庚基、4-苯基-1-環己基、四氫萘基等。其中,較佳為5-苯基-1-戊基、6-苯基-1-己基、7-苯基-1-庚基。
作為碳數1~20之烷氧基之具體例,可列舉:甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、己氧基、環己氧基、十八烷氧基等。其中,較佳為己氧基。
作為碳數3~20之(雜)芳氧基之具體例,可列舉:吡啶氧基、苯氧基、4-甲基苯氧基等。其中,較佳為苯氧基。
作為碳數1~20之烷基矽烷基之具體例,可列舉:三甲基矽烷基、三乙基矽烷基、三異丙基矽烷基、二甲基苯基、第三丁基二甲基矽烷基、第三丁基二苯基矽烷基等,其中,較佳為三異丙基、第三丁基二甲基矽烷基、第三丁基二苯基矽烷基。
作為碳數3~20之(雜)芳基矽烷基之具體例,可列舉:二苯基吡啶基矽烷基、三苯基矽烷基等,其中,較佳為三苯基矽烷基。
作為碳數2~20之烷基羰基之具體例,可列舉:乙醯基、丙醯基、三甲基乙醯基、己醯基、癸醯基、環己基羰基等,其中,較佳為乙醯基、三甲基乙醯基。
作為碳數4~20之(雜)芳基羰基之具體例,可列舉:烯丙基羰基、苯甲醯基、萘甲醯基、蒽基(anthrayl group)等,其中,較佳為苯甲醯基。
作為碳數2~20之烷基胺基之具體例,可列舉:甲基胺基、二甲基胺基、二乙基胺基、乙基甲基胺基、二己基胺基、二辛基胺基、二環己基胺基等,其中,較佳為二甲基胺基、二環己基胺基。
作為碳數3~20之(雜)芳基胺基之具體例,可列舉:(4-吡啶基苯基)苯基胺基、苯基胺基、二苯基胺基、二(4-甲苯基)胺基、二(2,6-二 甲基苯基)胺基等,其中,較佳為二苯基胺基、二(4-甲苯基)胺基。
所謂碳數3~20之(雜)芳基,意指具有1個自由價之芳香族烴基及芳香族雜環基兩者。作為其具體例,可列舉:具有1個自由價之苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、環、9,10-苯并菲環、丙二烯合茀環、呋喃環、苯并呋喃環、二苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、二苯并噻吩環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、二唑環、吲哚環、咔唑環,吡咯并咪唑環、吡咯并吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、噻吩并噻吩環、呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩并呋喃環、苯并異唑環、苯并異噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、啉環、喹啉環、苯并咪唑環、呸啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環、薁環(azulene ring)等基。
就量子產率及耐久性之觀點而言,較佳為具有1個自由價之苯環、萘環、二苯并呋喃環、二苯并噻吩環、咔唑環、吡啶環、嘧啶環、三環,其中,更佳為具有1個自由價之苯環、吡啶環,進而較佳為具有1個自由價之苯環。
該等基亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、碳數3~20之(雜)芳基取代。
碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、碳數3~20之(雜)芳基之具體例與前項中所說明者相同。
於a為2以上且複數個R1相鄰之情形時,相鄰之R1彼此亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而進而形成環。
作為此種環之具體例,可列舉:茀環、萘環、菲環、9,10-苯并菲環、環、苯并呋喃環、二苯并呋喃環、苯并噻吩環、二苯并噻吩環、咔唑環、咔啉環、二氮雜咔唑環、四氫萘環、喹啉環、喹唑啉環、氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環等。其中,較佳為茀環、萘環、咔唑環、咔啉環、喹啉環、喹唑啉環、喹啉環、氮雜苯并[9,10]菲環,進而較佳為茀環、萘環、咔唑環。
於b為2以上且複數個R2相鄰之情形時,相鄰之R2彼此亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而進而形成環。
作為此種環之具體例,可列舉:咔啉環、二氮雜咔唑環、氮雜二苯并呋喃環、氮雜二苯并噻吩環、苯并咪唑環、苯并唑環、苯并二唑環、苯并噻唑環、苯并噻二唑環、喹啉環、四氫喹啉環、異喹啉環、四氫異喹啉環、喹啉環、喹唑啉環、二氮雜蒽環、氮雜菲環、二氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環、二氮雜苯并[9,10]菲環等。其中,較佳為苯并唑環、苯并噻唑環、喹啉環、異喹啉環、喹啉環、喹唑啉環、氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環,更佳為喹啉環、異喹啉環、喹啉環、喹唑啉環、氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環。
又,R1及R2亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而進而形成環。
作為此種環之具體例,可列舉:氮雜菲環、二氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環、二氮雜苯并[9,10]菲環等,其中,較佳為氮雜苯并[9,10]菲環、二氮雜苯并[9,10]菲環。
該等環亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷 基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代。該等取代基之具體例與前項中所說明者相同。
又,R3~R6與相鄰之R3~R6亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而形成環。
作為此種環之具體例,可列舉:茀環、萘環、菲環、9,10-苯并菲環、環、苯并呋喃環、二苯并呋喃環、苯并噻吩環、二苯并噻吩環、咔唑環、咔啉環、二氮雜咔唑環、四氫萘環、喹啉環、喹唑啉環、氮雜菲環、氮雜苯并[9,10]菲環等。其中,較佳為茀環、萘環、咔唑環、咔啉環、喹啉環、喹唑啉環、喹啉環、氮雜苯并[9,10]菲環,進而較佳為茀環、萘環、咔唑環。
該等環亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代。該等取代基之具體例與前項中所說明者相同。
<X、Ar1>
X於存在複數個之情形時,分別相同或不同,表示碳數6~20之(雜)伸芳基,Ar1於存在複數個之情形時,分別相同或不同,表示碳數3~20之(雜)芳基。
碳數6~20之(雜)伸芳基意指具有2個自由價之芳香族烴基及芳香族雜環基兩者。
作為其具體例,可列舉:具有2個自由價之苯環、萘環、蒽環、 菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、環、9,10-苯并菲環、丙二烯合茀環、呋喃環、苯并呋喃環、二苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、二苯并噻吩環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯并咪唑環、吡咯并吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、噻吩并噻吩環、呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩并呋喃環、苯并異唑環、苯并異噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、啉環、喹啉環、苯并咪唑環、呸啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環、薁環等基。
就量子產率及耐久性之觀點而言,較佳為具有2個自由價之苯環、萘環、二苯并呋喃環、二苯并噻吩環、咔唑環、吡啶環、嘧啶環、三環,其中,更佳為具有2個自由價之苯環、吡啶環,進而較佳為具有2個自由價之苯環。
碳數3~20之(雜)芳基意指具有1個自由價之芳香族烴基及芳香族雜環基兩者。
作為其具體例,可列舉:具有1個自由價之苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、環、9,10-苯并菲環、丙二烯合茀環、呋喃環、苯并呋喃環、二苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、二苯并噻吩環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯并咪唑環、吡咯并吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、噻吩并噻吩環、呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩并呋喃環、苯并異唑環、苯并異噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、啉環、喹啉環、苯并咪唑環、呸啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環、薁環等基。
就溶解性及耐久性之觀點而言,較佳為具有1個自由價之苯環、萘環、菲環、二苯并呋喃環、二苯并噻吩環、咔唑環、吡啶環、嘧啶環、三環,其中,更佳為具有1個自由價之苯環、萘環、菲環,進 而較佳為具有1個自由價之苯環、萘環。
該等基亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代。該等取代基之具體例與上述<R1~R6>之項中所說明者相同。
<Z>
Z係以上述式(3)表示。複數個R'分別相同或不同,為氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、或碳數3~20之(雜)芳基。
就耐久性之觀點而言,較佳為氫原子、碳數1~20之烷基、碳數3~20之(雜)芳基,其中,更佳為氫原子。該等取代基之具體例與上述<R1~R6>之項中所說明者相同。
r表示1至20之整數。就溶解性及電氣耐久性之觀點而言,較佳為2以上且未達18,其中,更佳為3以上且未達15,進而較佳為3以上且未達10。
<L>
L為有機配位子,並無特別限制,較佳為1價之雙牙配位子,更佳為自下述化學式中選擇。再者,化學式中之虛線表示配位鍵。
於存在2個有機配位子L之情形時,有機配位子L亦可為互不相同之結構。又,於n為3時,L不存在。
上述式中,R7至R9、及R11至R20分別獨立地表示氫原子、可經氟原子取代之碳數1~20之烷基、可經碳數1~20之烷基取代之苯基或鹵素原子。更佳為R7與R9為甲基或第三丁基,R8及R11~R18為氫原子、或可經碳數1~20之烷基或鹵素原子取代之苯基,R19及R20為碳數1~20之烷基。碳數1~20之烷基之具體例與上述<R1~R6>之項中所說明者相同。
<分子量>
本發明之銥錯合物化合物之分子量通常為850以上,較佳為900以上,且通常為3000以下,較佳為2000以下。若為上述範圍內,則錯合物之穩定性良好。
<具體例>
以下,例示本發明之銥錯合物化合物之較佳之具體例,但本發明並不限定於該等。又,結構式中之Me表示甲基,Ph表示苯基。
<結構上之特徵>
本發明之銥錯合物化合物對甲苯或苯基環己烷之類的有機溶劑具有足夠高之溶解度,以及製成元件時之發光效率較高等性能良好之理由推測如下。
為提高對有機溶劑之溶解性,通常係於銥錯合物化合物之配位子中導入烷基。烷基可呈多種構形(conformation),因此結晶化時用以實現再排列之能量上升。因此,銥錯合物化合物可期待不易結晶化而溶解性提高之效果。但是,此次根據發明者等人之研究判明,即便僅導入烷基,於其鏈長短於銥錯合物化合物之分子尺寸之情形或根據其取代位置不同亦有溶解性無法改善之情況。
又,發明者等人認為,反之於烷基之鏈長過長之情形時,雖然表現溶解性,但是分子中所佔之對發光無幫助之部分增加,故而會引 起發光效率降低等元件性能之降低。
此外,作為導入烷基之不利方面,可列舉以下兩方面。第一方面,烷基於化學結構上相對脆弱,與芳香環相比,sp3碳-氫鍵容易斷裂形成自由基,容易引起分解。因此,製成元件時之驅動壽命變短。另一方面,發光層中所使用之主體化合物通常為芳香族化合物,若於銥錯合物上取代烷基,則相對於主體材料之相容性變差,因此藉由塗佈而形成發光層時容易與主體產生相分離,結果銥錯合物化合物於層內主體材料中之分散性變差。該情況成為元件之發光效率降低或驅動電壓上升的原因。
本發明之銥錯合物化合物藉由使具有至少一個芳香環之烷基取代於末端,可提高對有機溶劑之溶解性,且同時可對烷基之sp3碳-氫鍵部位加以立體保護從而抑制均裂,進而可改善與芳香族化合物主體材料之相容性,藉此提高銥錯合物化合物之分散性。藉由該等協同效果,本發明之銥錯合物化合物具有適合於塗佈法之較高之溶解性與足夠長之適用期,進而可發揮所獲得之元件之發光效率提高,驅動電壓降低,驅動壽命較長之效果。
如上所述,藉由將本發明之銥錯合物化合物用於利用濕式成膜法形成之有機電致發光元件之有機層,與有機電致發光元件之低電壓化及驅動壽命之提高等元件性能之提高相關。
<溶解性之說明>
濕式成膜法係將發光層之有機材料暫時溶解於有機溶劑中之後,藉由旋轉塗佈法或噴墨法等進行塗佈,其後藉由加熱或減壓或者吹送惰性氣體等使有機溶劑蒸發、氣化,藉此成膜的方法。視需要為使進行成膜之有機材料成為溶劑不溶性,例如亦可藉由使有機材料之分子中存在如C=C基、C≡C基或苯并環丁烯基之交聯基,或者藉由加熱或光照射等已知之方法使之交聯而不溶解化。
可較佳地用於此種濕式成膜法之有機溶劑之種類可列舉:己烷、庚烷、甲基乙基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯之類的可經取代之脂肪族化合物,甲苯、二甲苯、苯基環己烷、苯甲酸乙酯之類的可經取代之芳香族系化合物,環己烷、環己酮、甲基環己酮、或3,3,5-三甲基環己酮之類的可經取代之脂環式化合物等。該等可單獨使用,亦可混合使用複數種溶劑以製成適合於塗佈製程之塗佈液。
作為主要使用之有機溶劑之種類,較佳為芳香族系化合物或脂環式化合物,更佳為芳香族系化合物。尤其是苯基環己烷於濕式成膜製程中具有較佳之黏度與沸點,因此更佳。
關於可較佳地用於濕式成膜法之銥錯合物化合物之溶解性,於大氣壓下,在25℃下對苯基環己烷通常為0.3重量%以上,較佳為1.0重量%以上,更佳為1.5重量%以上。
<銥錯合物化合物之合成方法>
本發明之銥錯合物化合物可使用藉由已知方法之組合等所合成之配位子,由配位子與Ir化合物而合成。
關於銥錯合物化合物之合成方法,可例示但並不限定於該等方法:式(I)所示之以一階段形成三錯合物(tris complex)之方法;式(II)所示之形成如Ir雙核錯合物之中間物之後形成三錯合物之方法等。
例如,作為式(I)所示之典型之反應,可列舉藉由使配位子3當量與Ir(acac)3(乙醯丙酮銥錯合物)1當量進行反應而獲得金屬錯合物之方法。
式(I)中,R表示1價取代基。
此時,可使用過量之配位子而促進反應,或者亦可使用少量之配位子而提高選擇性。又,亦可使用複數種配位子逐次添加,而形成混合配位子錯合物。
又,作為式(II)所示之典型之反應,例如可列舉藉由使配位子2當量與IrCl3.xH2O(x水合氯化銥)1當量進行反應而獲得包含2個Ir原子之雙核金屬錯合物等中間物之後,進而使配位子與Ir 1當量進行反應而獲得金屬錯合物之方法。再者,式(II)中之R與式(I)中之R含義相同。
可與式(I)同樣地考慮反應之效率及選擇性,而適當調整實際之配位子與Ir化合物之添加比。於式(II)之情形時,藉由使用與最初之配位子不同者作為最後添加之配位子,可簡便地形成混合配位子錯合物。
作為Ir化合物,除上述Ir(acac)3錯合物或IrCl3.xH2O錯合物以外,亦可使用Ir環辛二烯基錯合物等適當之Ir化合物。亦可同時使用碳酸鹽等鹼化合物、Ag鹽等鹵素捕捉劑等而促進反應。反應溫度可較佳地使用50℃~400℃左右之溫度。通常使用100℃以上之高溫。反應可於無溶劑下進行,亦可使用已知之溶劑。於以高溫反應而進行之情形時,較佳為甘油等高沸點溶劑。
<銥錯合物化合物之用途>
本發明之銥錯合物化合物可較佳地用作有機電致發光元件中所 使用之材料、即有機電致發光元件材料,亦可較佳地用作有機電致發光元件或其他發光元件等之發光材料。
<含有銥錯合物化合物之組合物>
本發明之銥錯合物化合物之溶解性優異,因此較佳為與溶劑一併使用。以下,對含有本發明之銥錯合物化合物與溶劑之組合物(以下,亦有稱為「含有銥錯合物化合物之組合物」之情況)進行說明。
本發明之含有銥錯合物化合物之組合物含有上述之本發明之銥錯合物化合物及溶劑。本發明之含有銥錯合物化合物之組合物通常用於利用濕式成膜法形成層或膜,尤佳為用於形成有機電致發光元件之有機層。該有機層尤佳為發光層。
即,含有銥錯合物化合物之組合物較佳為有機電致發光元件用組合物,尤佳為用作發光層形成用組合物。
該含有銥錯合物化合物之組合物中,本發明之銥錯合物化合物之含量通常為0.01重量%以上,較佳為0.1重量%以上,且通常為15重量%以下,較佳為10重量%以下。藉由使組合物之銥錯合物化合物之含量為該範圍,可自鄰接之層(例如,電洞傳輸層或電洞阻擋層)向發光層效率良好地進行電洞或電子之注入,降低驅動電壓。再者,本發明之銥錯合物化合物於含有銥錯合物化合物之組合物中可僅含有1種,亦可組合含有2種以上。
於將本發明之含有銥錯合物化合物之組合物用於例如有機電致發光元件用途之情形時,除上述之銥錯合物化合物或溶劑以外,亦可包含有機電致發光元件、尤其是發光層中所使用之電荷傳輸性化合物。
於使用本發明之含有銥錯合物化合物之組合物,形成有機電致發光元件之發光層之情形時,較佳為含有本發明之銥錯合物化合物作為摻雜材料,含有電荷傳輸性化合物作為主體材料。
本發明之含有銥錯合物化合物之組合物中所含之溶劑係為藉由濕式成膜形成包含銥錯合物化合物之層而使用的具有揮發性之液體成分。
對於該溶劑,由於作為溶質之本發明之銥錯合物化合物具有較高之溶解性,故只要為可使後述電荷傳輸性化合物良好地溶解之溶劑,則並無特別限定。作為較佳之溶劑,例如可列舉:正癸烷、環己烷、乙基環己烷、十氫萘、雙環己烷等烷烴類;甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲基苯、苯基環己烷、四氫萘等芳香族烴類;氯苯、二氯苯、三氯苯等鹵化芳香族烴類;1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、苯甲醚、苯乙醚、2-甲氧基甲苯、3-甲氧基甲苯、4-甲氧基甲苯、2,3-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚、二苯醚等芳香族醚類;乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等芳香族酯類;環己酮、環辛酮、葑酮等脂環族酮類;環己醇、環辛醇等脂環族醇類;甲基乙基酮、二丁基酮等脂肪族酮類;丁醇、己醇等脂肪族醇類;乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-單甲醚乙酸酯(PGMEA)等脂肪族醚類等。其中,較佳為烷烴類或芳香族烴類,進而較佳為芳香族烴類,尤其是苯基環己烷於濕式成膜製程中具有較佳之黏度與沸點。
該等溶劑可單獨使用1種,又,亦可以任意之組合及比率使用2種以上。
溶劑之沸點通常為80℃以上,較佳為100℃以上,更佳為150℃以上,尤佳為200℃以上。通常沸點為300℃以下,較佳為270℃以下,更佳為250℃以下。若低於該範圍,則有於濕式成膜時因溶劑自組合物中蒸發而成膜穩定性降低之可能性。
對於溶劑之含量,相對於組合物100重量份,較佳為10重量份以上,更佳為50重量份以上,尤佳為80重量份以上,又,較佳為99.95 重量份以下,更佳為99.9重量份以下,尤佳為99.8重量份以下。通常發光層之厚度為3~200 nm左右,若溶劑之含量低於該下限,則有組合物之黏性變得過高,成膜操作性降低之可能性。另一方面,若超過該上限,則有成膜後除去溶劑而獲得之膜之厚度無法發揮作用,因此難以成膜之傾向。
作為本發明之含有銥錯合物化合物之組合物可含有之電荷傳輸性化合物,可使用先前用作有機電致發光元件用材料者。例如可列舉:苯、萘、蒽、聯苯、菲、吡啶、嘧啶、三、咔唑、咔啉、吲哚并咔唑、喹啉、啡啉、三苯胺之衍生物。其中,就電荷傳輸性優異因而穩定性較高,三重態能量較高,本發明之銥錯合物化合物之發光效率較高方面而言,較佳為苯、萘、聯苯、吡啶、嘧啶、三、咔唑、咔啉、喹啉、三苯胺之衍生物。具體而言,可列舉國際公開第2012/096263號記載之化合物,其中,較佳為國際公開第2012/096263號記載之通式(A)、通式(E)所表示之化合物。於用於發光層之情形時,較佳為含有主要擔負電洞傳輸性之化合物及主要擔負電子傳輸性之化合物。
該等可單獨使用1種,又,亦可以任意之組合及比率使用2種以上。
關於本發明之含有銥錯合物化合物之組合物中之電荷傳輸性化合物之含量,若將該組合物設為100重量份,則通常為0.1重量份以上,較佳為0.5重量份以上,又,通常為50重量份以下,較佳為30重量份以下。
又,含有銥錯合物化合物之組合物中之銥錯合物化合物之含量相對於含有銥錯合物化合物之組合物中之電荷傳輸性化合物,通常為100重量%以下,較佳為50重量%以下,尤佳為30重量%以下,且通常為1重量%以上,較佳為2重量%以上,尤佳為5重量%以上。
本發明之含有銥錯合物化合物之組合物中視需要除上述化合物等以外,亦可進而含有其他化合物。例如,除上述溶劑以外,亦可含有其他溶劑。作為此種溶劑,例如可列舉:N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等醯胺類,二甲基亞碸等。該等可單獨使用1種,又,亦可以任意之組合及比率使用2種以上。
[有機電致發光元件]
本發明之有機電致發光元件之特徵在於:其係於基板上至少具有陽極、陰極及設置於該等兩極間之發光層者,且具有使用本發明之組合物藉由濕式成膜法而形成之層。藉由該濕式成膜法形成之層較佳為該發光層。
圖2係表示適合於本發明之有機電致發光元件之結構例的剖面模式圖,於圖2中,符號1表示基板,符號2表示陽極,符號3表示電洞注入層,符號4表示電洞傳輸層,符號5表示發光層,符號6表示電洞阻擋層,符號7表示電子傳輸層,符號8表示電子注入層,符號9表示陰極。
[1]基板
基板1成為有機電致發光元件之支持體,可使用石英板或玻璃板、金屬板或金屬箔、塑膠膜或塑膠片等。尤佳為玻璃板,或聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚碸等透明之合成樹脂之板。於使用合成樹脂基板之情形時,需注意阻氣性。若基板之阻氣性過小,則有因通過基板之外部氣體而導致有機電致發光元件劣化之情況,故而欠佳。因此,於合成樹脂基板之至少單面設置緻密之氧化矽膜等而確保阻氣性之方法亦為較佳之方法之一。
[2]陽極
於基板1上設置有陽極2。陽極2發揮向發光層側之層(電洞注入層3、電洞傳輸層4或發光層5等)中注入電洞之作用。
該陽極2通常包含鋁、金、銀、鎳、鈀、鉑等金屬,銦及/或錫之氧化物等金屬氧化物,碘化銅等鹵化金屬,碳黑、或聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺等導電性高分子等。
形成陽極2通常多藉由濺鍍法、真空蒸鍍法等而進行。又,於使用銀等金屬微粒子、碘化銅等之微粒子、碳黑、導電性金屬氧化物微粒子、導電性高分子細粉末等形成陽極之情形時,亦可藉由將其等分散於適當之黏合劑樹脂溶液中,塗佈於基板1上而形成陽極2。進而,於導電性高分子之情形時,亦可藉由電解聚合直接於基板1上形成薄膜,或者於基板1上塗佈導電性高分子而形成陽極2(Appl.Phys.Lett.,第60卷,第2711頁,1992年)。
陽極2通常為單層結構,但根據需要亦可製成包含複數種材料之積層結構。
陽極2之厚度根據所需之透明性而不同。於需要透明性之情形時,較理想的是將可見光之透過率設為通常60%以上、較佳為80%以上。於此情形時,陽極之厚度通常為5 nm以上,較佳為10 nm以上,又,通常為1000 nm以下,較佳為500 nm以下左右。於可為不透明之情形時,陽極2之厚度為任意,陽極2亦可與基板1相同。又,進而亦可於上述陽極2上積層不同之導電材料。
為將附著於陽極上之雜質除去,調整游離電位(ionization potential)從而提高電洞注入性,較佳為對陽極表面進行紫外線(UV)/臭氧處理,或者進行氧電漿處理或氬電漿處理。
[3]電洞注入層
電洞注入層3係將電洞自陽極2向發光層5傳輸之層,通常形成於陽極2上。本發明之電洞注入層3之形成方法可為真空蒸鍍法,亦可為濕式成膜法,並無特別限制,就減少暗點(dark spot)之觀點而言,較佳為藉由濕式成膜法形成電洞注入層3。電洞注入層3之膜厚通常為5 nm以上,較佳為10 nm以上,又,通常為1000 nm以下,較佳為500 nm以下之範圍。
<利用濕式成膜法之電洞注入層之形成>
於利用濕式成膜形成電洞注入層3之情形時,通常係將構成電洞注入層3之材料與適當之溶劑(電洞注入層用溶劑)混合而調製成膜用組合物(電洞注入層形成用組合物),藉由適當之方法將該電洞注入層形成用組合物塗佈於相當於電洞注入層3之下層之層(通常為陽極)上成膜並乾燥,藉此形成電洞注入層3。
(電洞傳輸性化合物)
電洞注入層形成用組合物通常含有作為電洞注入層之構成材料之電洞傳輸性化合物及溶劑。電洞傳輸性化合物只要為通常有機電致發光元件之電洞注入層中所使用的具有電洞傳輸性之化合物,則可為聚合物等高分子化合物,亦可為單體等低分子化合物,較佳為高分子化合物。
作為電洞傳輸性化合物,就自陽極2向電洞注入層3之電荷注入障壁之觀點而言,較佳為具有4.5 eV~6.0 eV之游離電位之化合物。作為電洞傳輸性化合物之示例,可列舉:芳香族胺衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物、低聚噻吩衍生物、聚噻吩衍生物、苄基苯基衍生物、以茀基連結三級胺而成之化合物、腙衍生物、矽氮烷衍生物、矽烷胺衍生物、磷胺衍生物、喹吖啶酮衍生物、聚苯胺衍生物、聚吡咯衍生物、聚苯乙炔衍生物、聚噻吩乙炔(polythienylene vinylene)衍生物、聚喹啉衍生物、聚喹啉衍生物、碳等。
再者,於本發明中,所謂衍生物,例如以芳香族胺衍生物為例,包含芳香族胺本身及以芳香族胺作為主骨架之化合物,可為聚合物,亦可為單體。
用作電洞注入層3之材料的電洞傳輸性化合物可單獨含有該等化 合物中之任一種,亦可含有2種以上。於含有2種以上電洞傳輸性化合物之情形時,其組合為任意,較佳為將1種或2種以上芳香族三級胺高分子化合物、與1種或2種以上其他電洞傳輸性化合物併用。
於上述例示之中,就非晶性、可見光之透過率之方面而言,較佳為芳香族胺化合物,尤佳為芳香族三級胺化合物。此處,所謂芳香族三級胺化合物,係指具有芳香族三級胺結構之化合物,亦包括含有源自芳香族三級胺之基之化合物。
芳香族三級胺化合物之種類並無特別限定,就利用表面平滑化效果而獲得均勻之發光方面而言,進而較佳為重量平均分子量為1000以上、1000000以下之高分子化合物(重複單元連結而成之聚合型化合物)。作為芳香族三級胺高分子化合物之較佳例,可列舉具有下述式(IV)所表示之重複單元之高分子化合物。
(式(IV)中,Ar51及Ar52各自獨立地表示可具有取代基之芳香族烴基或可具有取代基之芳香族雜環基。Ar53~Ar55各自獨立地表示可具有取代基之芳香族烴基或可具有取代基之芳香族雜環基。T表示選自下述連結基群中之1種連結基。又,Ar51~Ar55中,鍵結於同一N原子之兩個基亦可相互鍵結而形成環)。
(上述各式中,Ar56~Ar66各自獨立地表示可具有取代基之芳香族烴基或可具有取代基之芳香族雜環基。R111及R112各自獨立地表示氫原子或任意之取代基)。
作為式(IV)及上述連結基群中之Ar51~Ar66之芳香族烴基及芳香族雜環基,就高分子化合物之溶解性、耐熱性、電洞注入.傳輸性之方面而言,較佳為具有2個自由價之苯環、萘環、菲環、噻吩環、吡啶環,進而較佳為具有2個自由價之苯環、萘環。
Ar51~Ar66之芳香族烴基及芳香族雜環基亦可進而具有取代基。作為取代基之分子量,通常為400以下,其中,較佳為250以下左右。作為取代基,較佳為烷基、烯基、烷氧基、芳香族烴基、芳香族雜環基等。
於R111及R112為任意之取代基之情形時,作為該取代基,可列舉:烷基、烯基、烷氧基、矽烷基、矽氧基、芳香族烴基、芳香族雜環基等。
又,作為電洞傳輸性化合物,使聚噻吩之衍生物3,4-乙烯二氧噻吩(3,4-ethylenedioxythiophene)於高分子量聚苯乙烯磺酸中聚合而成之導電性聚合物(PEDOT/PSS)亦較佳。又,亦可為將該聚合物之末端以甲基丙烯酸酯等封端所得者。
進而,作為電洞傳輸性化合物,亦可使用後述之「電洞傳輸層」之項中所記載之具有不溶解化基之化合物。
電洞注入層形成用組合物中之電洞傳輸性化合物之濃度只要不 顯著損及本發明之效果則為任意,但就膜厚均勻性之方面而言,通常為0.01重量%以上,較佳為0.1重量%以上,進而較佳為0.5重量%以上,又,通常為70重量%以下,較佳為60重量%以下,進而較佳為50重量%以下。若該濃度過高,則有膜厚產生不均之可能性,又,若過低,則有所形成之電洞注入層中產生缺陷之可能性。
(電子接受性化合物)
電洞注入層形成用組合物較佳為含有電子接受性化合物作為電洞注入層之構成材料。
所謂電子接受性化合物,較佳為具有氧化能力,具有自上述電洞傳輸性化合物接受電子之能力的化合物,具體而言,較佳為電子親和力為4 eV以上之化合物,進而較佳為電子親和力為5 eV以上之化合物。
作為此種電子接受性化合物,例如可列舉選自由下述者所組成之群中的1種或2種以上之化合物等:三芳基硼化合物、鹵化金屬、路易斯酸、有機酸、鎓鹽、芳基胺與鹵化金屬之鹽、芳基胺與路易斯酸之鹽。更具體而言,可列舉:氯化鐵(III)(日本專利特開平11-251067號公報)、過氧二硫酸銨等高原子價之無機化合物;四氰乙烯等氰基化合物、三(五氟苯基)硼烷(日本專利特開2003-31365號公報)等芳香族硼化合物;經有機基取代之鎓鹽(國際公開第2005/089024號);富勒烯衍生物;碘;聚苯乙烯磺酸離子、烷基苯磺酸離子、樟腦磺酸離子等磺酸離子等。
該等電子接受性化合物可藉由將電洞傳輸性化合物氧化而提高電洞注入層之導電率。
電洞注入層或電洞注入層形成用組合物中之電子接受性化合物相對於電洞傳輸性化合物之含量通常為0.1莫耳%以上,較佳為1莫耳%以上。但是,通常為100莫耳%以下,較佳為40莫耳%以下。
(溶劑)
較佳為濕式成膜法中所使用之電洞注入層形成用組合物之溶劑中的至少1種為可將上述電洞注入層之構成材料溶解之化合物。又,該溶劑之沸點通常為110℃以上,較佳為140℃以上,其中,較佳為200℃以上,且通常為400℃以下,其中較佳為300℃以下。若溶劑之沸點過低,則有乾燥速度過快,膜質惡化之可能性。又,若溶劑之沸點過高,則必需提高乾燥步驟之溫度,有對其他層或基板造成不良影響之可能性。
作為溶劑,例如可列舉:醚系溶劑、酯系溶劑、芳香族烴系溶劑、醯胺系溶劑等。
作為醚系溶劑,例如可列舉:乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-單甲醚乙酸酯(PGMEA)等脂肪族醚;1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、苯甲醚、苯乙醚、2-甲氧基甲苯、3-甲氧基甲苯、4-甲氧基甲苯、2,3-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚等芳香族醚等。
作為酯系溶劑,例如可列舉:乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等芳香族酯等。
作為芳香族烴系溶劑,例如可列舉:甲苯、二甲苯、環己基苯、3-異丙基聯苯、1,2,3,4-四甲基苯、1,4-二異丙基苯、環己基苯、甲基萘等。作為醯胺系溶劑,例如可列舉:N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等。
此外,亦可使用二甲基亞碸等。該等溶劑可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率使用2種以上。
(成膜方法)
調製電洞注入層形成用組合物之後,藉由濕式成膜將該組合物塗佈於相當於電洞注入層3之下層之層(通常為陽極2)上進行成膜並乾燥,藉此形成電洞注入層3。
關於塗佈步驟中之溫度,為防止因組合物中產生結晶所致之膜之缺損,較佳為10℃以上,且較佳為50℃以下。
塗佈步驟中之相對濕度只要不顯著損及本發明之效果,則並無限定,通常為0.01 ppm以上,且通常為80%以下。
塗佈後,通常藉由加熱等使電洞注入層形成用組合物之膜乾燥。若列舉加熱步驟中所使用之加熱機構之示例,則可列舉:潔淨烘箱、加熱板等。
關於加熱步驟中之加熱溫度,只要不顯著損及本發明之效果,則較佳為以電洞注入層形成用組合物中所使用之溶劑之沸點以上之溫度進行加熱。又,於電洞注入層所使用之溶劑為含有2種以上溶劑之混合溶劑之情形時,較佳為對至少1種溶劑以該溶劑之沸點以上之溫度進行加熱。若考慮溶劑之沸點上升,則於加熱步驟中,較佳為以較佳120℃以上且較佳410℃以下進行加熱。
於加熱步驟中,只要加熱溫度為電洞注入層形成用組合物之溶劑之沸點以上且不會引起塗佈膜之充分之不溶解化,則加熱時間並無限定,較佳為10秒以上,且通常為180分鐘以下。若加熱時間過長,則有其他層之成分擴散之傾向,若過短,則有電洞注入層變為非均質之傾向。加熱亦可分2次進行。
<利用真空蒸鍍法之電洞注入層之形成>
於藉由真空蒸鍍形成電洞注入層3之情形時,將電洞注入層3之構成材料(上述之電洞傳輸性化合物、電子接受性化合物等)之1種或2種以上添加至設置於真空容器內之坩鍋中(於使用2種以上材料之情形時添加至各坩鍋中),利用適當之真空泵對真空容器內進行排氣直至10-4 Pa左右為止,其後對坩鍋進行加熱(於使用2種以上材料之情形時對各坩鍋進行加熱),控制蒸發量使溶劑蒸發(於使用2種以上材料之情形時各自獨立地控制蒸發量使之蒸發),於與坩鍋相向設置之基板 的陽極2上形成電洞注入層3。再者,於使用2種以上材料之情形時,亦可將其等之混合物添加至坩鍋中,加熱、蒸發而形成電洞注入層3。
關於蒸鍍時之真空度,只要不顯著損及本發明之效果,則並無限定,通常為0.1×10-6 Torr(0.13×10-4 Pa)以上,且通常為9.0×10-6 Torr(12.0×10-4 Pa)以下。蒸鍍速度只要不顯著損及本發明之效果,則並無限定,通常為0.1 Å/s以上,且通常為5.0 Å/s以下。
[4]電洞傳輸層
關於電洞傳輸層4,於有電洞注入層之情形時,可形成於電洞注入層3上,於無電洞注入層3之情形時,可形成於陽極2上。又,本發明之有機電致發光元件亦可為省去電洞傳輸層之構成。
電洞傳輸層4之形成方法可為真空蒸鍍法,亦可為濕式成膜法,並無特別限制,就減少暗點之觀點而言,較佳為藉由濕式成膜法形成電洞傳輸層4。
作為形成電洞傳輸層4之材料,較佳為電洞傳輸性較高,且可效率良好地傳輸所注入之電洞之材料。因此,較佳為游離電位較小,對可見光之透明性較高,電洞遷移率較大,穩定性優異,製造時或使用時不易產生成為阱之雜質。又,由於大多情況下係與發光層5接觸,故而較佳為不會使來自發光層5之發光淬滅或不會與發光層5之間形成激發複合物而使效率降低。
作為此種電洞傳輸層4之材料,只要為先前用作電洞傳輸層之構成材料之材料即可,例如可列舉作為上述之電洞注入層3中所使用之電洞傳輸性化合物所例示者。另外,可列舉:芳基胺衍生物、茀衍生物、螺衍生物、咔唑衍生物、吡啶衍生物、吡衍生物、嘧啶衍生物、三衍生物、喹啉衍生物、啡啉衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物、矽羅(silole)衍生物、低聚噻吩衍生物、縮合多環芳香族衍生物、 金屬錯合物等。
又,例如可列舉:聚乙烯基咔唑衍生物、聚芳基胺衍生物、聚乙烯基三苯胺衍生物、聚茀衍生物、聚伸芳基衍生物、含有四苯基聯苯胺之聚伸芳醚碸衍生物、聚芳乙炔衍生物、聚矽氧烷衍生物、聚噻吩衍生物、聚(對苯乙炔)衍生物等。該等可為交替共聚物、無規聚合物、嵌段聚合物或接枝共聚物中之任一種。又,亦可為主鏈上具有分支且存在3個以上末端部之高分子、或所謂之樹枝狀聚合物。
其中,較佳為聚芳基胺衍生物或聚伸芳基衍生物。
作為聚芳基胺衍生物,較佳為包含下述式(V)所表示之重複單元之聚合物。尤佳為包含下述式(V)所表示之重複單元之聚合物,此時,於各重複單元中,Ara或Arb亦可為不同者。
(式(V)中,Ara及Arb各自獨立地表示可具有取代基之芳香族烴基或芳香族雜環基)。
作為可具有取代基之芳香族烴基,例如可列舉具有1個或2個自由價之苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、環、9,10-苯并菲環、乙烷合萘環、丙二烯合茀環、茀環等具有1個或2個自由價的6員環之單環或2~5縮合環或者2個以上之該等環以直接鍵結連結而成之基。
作為可具有取代基之芳香族雜環基,例如可列舉:具有1個或2個自由價之呋喃環、苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯并咪唑環、吡咯并 吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、噻吩并噻吩環、呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩并呋喃環、苯并異唑環、苯并異噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、啉環、喹啉環、啡啶環、苯并咪唑環、呸啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環、薁環等具有1個或2個自由價的5或6員環之單環或2~4縮合環或者2個以上之該等環以直接鍵結連結而成之基。
就對有機溶劑之溶解性、耐熱性之方面而言,Ara及Arb較佳為各自獨立為選自由具有1個或2個自由價之苯環、萘環、蒽環、菲環、9,10-苯并菲環、芘環、噻吩環、吡啶環、茀環所組成之群中之環或2個以上苯環連結而成之基(例如,聯苯基(伸聯苯基)或聯三苯基(伸聯三苯基))。
其中,較佳為具有1個或2個自由價之苯、聯苯及茀。
作為Ara及Arb之芳香族烴基及芳香族雜環基可具有之取代基,可列舉:烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基、二烷基胺基、二芳基胺基、醯基、鹵素原子、鹵烷基、烷硫基、芳硫基、矽烷基、矽氧基、氰基、芳香族烴環基、芳香族雜環基等。
作為聚伸芳基衍生物,可列舉作為上述式(V)中之Ara及Arb所例示的可具有取代基之芳香族烴基或芳香族雜環基等其重複單元中具有伸芳基之聚合物。作為聚伸芳基衍生物,較佳為具有包含下述式(VI)及下述式(VII)之重複單元中之至少一者之聚合物。
(式(VI)中,Ra、Rb、Rc及Rd各自獨立地表示烷基、烷氧基、苯基烷基、苯基烷氧基、苯基、苯氧基、烷基苯基、烷氧基苯基、烷基羰基、烷氧基羰基、或羧基。
v及w各自獨立地表示0~3之整數。於v或w為2以上之情形時,一分子中所含之複數個Ra或Rb可分別相同亦可不同,鄰接之Ra或Rb彼此亦可形成環)。
(式(VII)中,Re及Rf各自獨立地與上述式(VI)中之Ra、Rb、Rc或Rd含義相同。
x及y各自獨立地表示0~3之整數。於x或y為2以上之情形時,一分子中所含之複數個Re及Rf可相同亦可不同,鄰接之Re或Rf彼此亦可形成環。Q表示構成5員環或6員環之原子或原子群)。
作為Q之具體例,可列舉:-O-、-BR-、-NR-、-SiR2、-PR-、-SR-、-CR2-或該等鍵結而成之基等。再者,此處之R表示氫原子或任意之有機基。本發明中之任意之有機基只要為包含至少一個碳原子之基即可。
又,作為聚伸芳基衍生物,較佳為除包含上述式(VI)及上述式(VII)之重複單元中之至少一者以外,進而具有下述式(VIII)所表示之重複單元。
(式(VIII)中,Arc~Arh及Arj各自獨立地表示可具有取代基之芳香族烴基或芳香族雜環基。γ及δ各自獨立地表示0或1)。
Arc~Arh及Arj之具體例與上述式(V)中之Ara及Arb相同。
上述式(VI)~(VIII)之具體例及聚伸芳基衍生物之具體例等可列舉日本專利特開2008-98619號公報中所記載者等。
於利用濕式成膜法形成電洞傳輸層4之情形時,與上述電洞注入層3之形成同樣地,調製電洞傳輸層形成用組合物之後,進行濕式成膜,其後進行加熱乾燥。
電洞傳輸層形成用組合物中除上述之電洞傳輸性化合物以外亦含有溶劑。所使用之溶劑與上述電洞注入層形成用組合物中所使用者相同。又,成膜條件、加熱乾燥條件等亦與電洞注入層3之形成之情形相同。藉由真空蒸鍍法形成電洞傳輸層之情形時,其成膜條件等亦與上述電洞注入層3之形成之情形相同。電洞傳輸層4除上述電洞傳輸性化合物以外亦可含有各種發光材料、電子傳輸性化合物、黏合劑樹脂、塗佈性改良劑等。
又,關於電洞傳輸層4,就耐熱性或成膜性之觀點而言,較佳為使具有不溶解化基之化合物(以下,稱為「不溶解化性化合物」)不溶解化而形成之層。不溶解化性化合物為具有不溶解化基之化合物,其 藉由不溶解化而形成不溶解化聚合物。
所謂不溶解化基,係指藉由熱及/或活性能量線之照射而反應,具有使反應後與反應前相比對有機溶劑或水之溶解性降低的效果之基。於本發明中,不溶解化基較佳為脫離基或交聯性基。
所謂脫離基,係指於70℃以上之溫度下自所鍵結之芳香族烴環解離,並且對溶劑顯示可溶性之基。此處,所謂對溶劑顯示可溶性,係指化合物於藉由熱及/或活性能量線之照射而反應之前之狀態下,在常溫下於甲苯中溶解0.1重量%以上,化合物對甲苯之溶解性較佳為0.5重量%以上,更佳為1重量%以上。
作為該脫離基,較佳為不於芳香族烴環側形成極性基而熱解離之基,更佳為藉由逆狄耳士-阿德爾反應(retro Diels-Alder reaction)而熱解離之基。進而,較佳為於100℃以上熱解離之基,且較佳為於300℃以下熱解離之基。
又,若列舉交聯性基之示例,則可列舉:源自氧雜環丁烷、環氧基等環狀醚之基;源自乙烯基、三氟乙烯基、苯乙烯基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、桂皮醯基等之不飽和雙鍵之基;源自苯并環丁烷之基等。
不溶解化性化合物可為單體、低聚物、聚合物中之任一者。不溶解化性化合物可僅具有1種,亦可以任意之組合及比率具有2種以上。
作為不溶解化性化合物,較佳為使用具有交聯性基之電洞傳輸性化合物。若列舉電洞傳輸性化合物之示例,則可列舉:吡啶衍生物、吡衍生物、嘧啶衍生物、三衍生物、喹啉衍生物、啡啉衍生物、咔唑衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物等含氮芳香族化合物衍生物;三苯胺衍生物;矽羅衍生物;低聚噻吩衍生物、縮合多環芳香族衍生物、金屬錯合物等。其中,較佳為吡啶衍生物、吡衍生物、嘧 啶衍生物、三衍生物、喹啉衍生物、啡啉衍生物、咔唑衍生物等含氮芳香族衍生物;三苯胺衍生物、矽羅衍生物、縮合多環芳香族衍生物、金屬錯合物等,尤其更佳為三苯胺衍生物。
使不溶解化性化合物不溶解化而形成電洞傳輸層4時,通常係將不溶解化性化合物溶解或分散於溶劑中而調製電洞傳輸層形成用組合物,藉由濕式成膜法進行成膜且使之不溶解化。
電洞傳輸層形成用組合物中亦可進而含有調平劑、消泡劑等塗佈性改良劑,電子接受性化合物,黏合劑樹脂等。
電洞傳輸層形成用組合物含有通常0.01重量%以上、較佳為0.05重量%以上、進而較佳為0.1重量%以上,且通常50重量%以下、較佳為20重量%以下、進而較佳為10重量%以下之不溶解化性化合物。
使以此種濃度包含不溶解化性化合物之電洞傳輸層形成用組合物於下層(通常為電洞注入層3)上成膜後,藉由加熱及/或光等活性能量照射使不溶解化性化合物不溶解化。
成膜時之溫度、濕度等條件與上述電洞注入層3之濕式成膜時相同。成膜後之加熱方法並無特別限定。作為加熱溫度條件,通常為120℃以上,較佳為400℃以下。作為加熱時間,通常為1分鐘以上,較佳為24小時以下。作為加熱方法,並無特別限定,可使用將包含成膜所成之層的積層體置於加熱板上,或者於烘箱內進行加熱等方法。例如可採用於加熱板上以120℃以上加熱1分鐘以上等條件。
於利用光等電磁能量照射之情形時,可列舉:使用超高壓水銀燈、高壓水銀燈等進行照射之方法,或者使用內置有上述光源之光罩對準曝光機、輸送帶型光照射裝置進行照射之方法等。
以此種方式形成之電洞傳輸層4之膜厚通常為5 nm以上,較佳為10 nm以上,又,通常為300 nm以下,較佳為100 nm以下。
[5]發光層
電洞傳輸層4上通常設置有發光層5。發光層5係於提供電場之電極間,藉由自陽極2通過電洞注入層3注入之電洞、與自陰極9通過電子傳輸層7注入之電子之再結合而受到激發,成為主要發光源之層。發光層5較佳為包含發光材料(摻雜劑)與1種或2種以上之主體材料。發光層5亦可利用真空蒸鍍法形成,但尤佳為使用本發明之有機電致發光元件用組合物,藉由濕式成膜法而製作之層。
此處,所謂濕式成膜法,如上所述,係指將包含溶劑之組合物以旋轉塗佈法、浸漬塗佈法、模塗佈法、棒式塗佈法、刮刀塗佈法、輥式塗佈法、噴塗法、毛細管塗佈法、噴墨法、絲網印刷法、凹版印刷法、軟版印刷法等濕式而成膜之方法。
再者,發光層5亦可於不損及本發明之性能之範圍內含有其他材料、成分。通常,於使用相同材料之情形時,有機電致發光元件中電極間之膜厚越薄,則有效電場越大,因此所注入之電流越多,故而驅動電壓降低。因此,電極間之總膜厚越薄,則有機電致發光元件之驅動電壓越低,但若過薄,則會由於因ITO等之電極所致之突起而產生短路,因此需要一定程度之膜厚。
於本發明中,於除發光層5以外亦包含電洞注入層3及後述之電子傳輸層7等有機層之情形時,將發光層5與電洞注入層3或電子傳輸層7等其他有機層相加之總膜厚通常為30 nm以上,較佳為50 nm以上,進而較佳為100 nm以上,且通常為1000 nm以下,較佳為500 nm以下,進而較佳為300 nm以下。又,於發光層5以外之電洞注入層3或後述之電子注入層8之導電性較高之情形時,注入至發光層5中之電荷量增加,因此例如亦可增厚電洞注入層3之膜厚,減薄發光層5之膜厚,於將總膜厚維持為一定程度之膜厚之狀態下降低驅動電壓。
因此,發光層5之膜厚通常為10 nm以上,較佳為20 nm以上,且通常為300 nm以下,較佳為200 nm以下。再者,本發明之元件於陽極 及陰極之兩極間僅具有發光層5之情形時,發光層5之膜厚通常為30 nm以上,較佳為50 nm以上,且通常為500 nm以下,較佳為300 nm以下。
[6]電洞阻擋層
電洞阻擋層6係以接觸發光層5之陰極側之界面之方式積層形成於發光層5上。尤其是於使用磷光材料或使用藍色發光材料作為發光物質之情形時,設置電洞阻擋層6有效。電洞阻擋層6具有將電洞與電子封閉於發光層5內,提高發光效率之功能。即,電洞阻擋層6具有如下作用:藉由阻擋自發光層5遷移而來之電洞到達電子傳輸層7而增加發光層5內與電子之再結合機率,將所生成之激發子封閉於發光層5內之作用;以及將自電子傳輸層7注入之電子效率良好地向發光層5之方向傳輸之作用。
作為對構成電洞阻擋層6之材料所要求之物性,可列舉:電子遷移率較高且電洞遷移率較低、能隙(HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital,最高佔有分子軌道)、LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital,最低未佔分子軌道)之差)較大、激發三重態能階(T1)較高。
作為滿足此種條件之電洞阻擋層材料,可列舉:雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(三苯基矽烷醇)鋁等混合配位子錯合物,雙(2-甲基-8-喹啉基)鋁-μ-側氧基-雙-(2-甲基-8-喹啉基)鋁雙核金屬錯合物等金屬錯合物,二苯乙烯基聯苯衍生物等苯乙烯基化合物(日本專利特開平11-242996號公報),3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑等三唑衍生物(日本專利特開平7-41759號公報),2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-啡啉(bathocuproin)等啡啉衍生物(日本專利特開平10-79297號公報)。
進而,國際公開第2005/022962號中所記載之具有至少1個2,4,6位 經取代之吡啶環之化合物作為電洞阻擋材料亦較佳。電洞阻擋層6之膜厚通常為0.3 nm以上,較佳為0.5 nm以上,且通常為100 nm以下,較佳為50 nm以下。電洞阻擋層6亦可以與電洞注入層3相同之方法形成,通常係使用真空蒸鍍法。
[7]電子傳輸層
電子傳輸層7係以進一步提高元件之發光效率為目的而設置於電洞注入層6與電子注入層8之間。電子傳輸層7係由可於提供電場之電極間將自陰極9注入之電子效率良好地向發光層5之方向傳輸之化合物所形成。作為電子傳輸層7中所使用之電子傳輸性化合物,必需為自陰極9或電子注入層8之電子注入效率較高,且具有較高之電子遷移率,可將所注入之電子效率良好地傳輸之化合物。
作為滿足此種條件之材料,可列舉:8-羥基喹啉之鋁錯合物等金屬錯合物(日本專利特開昭59-194393號公報)、10-羥基苯并[h]喹啉之金屬錯合物、二唑衍生物、二苯乙烯基聯苯衍生物、矽羅衍生物、3-或5-羥基黃酮金屬錯合物、苯并唑金屬錯合物、苯并噻唑金屬錯合物、三苯并咪唑基苯(美國專利第5,645,948號公報)、喹啉化合物(日本專利特開平6-207169號公報)、啡啉衍生物(日本專利特開平5-331459號公報)、2-第三丁基-9,10-N,N'-二氰基蒽醌二亞胺、n型氫化非晶質碳化矽、n型硫化鋅、n型硒化鋅等。
電子傳輸層7之膜厚通常下限為1 nm,較佳為5 nm左右,上限通常為300 nm,較佳為100 nm左右。
電子傳輸層7係以與電洞注入層3相同之方式藉由濕式成膜法或真空蒸鍍法而形成,通常係使用真空蒸鍍法。
[8]電子注入層
電子注入層8發揮將自陰極9注入之電子效率良好地注入至發光層5之作用。為效率良好地進行電子注入,形成電子注入層8之材料較 佳為功函數較低之金屬,可使用鈉或銫等鹼金屬、鋇或鈣等鹼土金屬。電子注入層8之膜厚較佳為0.1~5 nm。
又,於陰極9與電子傳輸層7之界面插入LiF、MgF2、Li2O、Cs2CO3等之極薄絕緣膜(0.1~5 nm)亦為提高元件之效率的有效方法(Appl.Phys.Lett.,第70卷,第152頁,1997年;日本專利特開平10-74586號公報;IEEETrans.Electron.Devices,第44卷,第1245頁,1997年;SID 04 Digest,第154頁)。
進而,藉由在以4,7-二苯基-1,10-啡啉等含氮雜環化合物或8-羥基喹啉之鋁錯合物等金屬錯合物為代表之有機電子傳輸材料中摻雜鈉、鉀、銫、鋰、銣等鹼金屬(記載於日本專利特開平10-270171號公報、日本專利特開2002-100478號公報、日本專利特開2002-100482號公報等),可使電子注入.傳輸性提高且兼具優異之膜質,故而較佳。此時之膜厚通常為5 nm以上,較佳為10 nm以上,且通常為200 nm以下,較佳為100 nm以下。
電子注入層8係以與發光層5相同之方式藉由濕式成膜法或真空蒸鍍法而形成。於真空蒸鍍法之情形時,將蒸鍍源置於設置於真空容器內之坩鍋或金屬舟中,利用適當之真空泵對真空容器內進行排氣直至10-4 Pa左右為止,其後對坩鍋或金屬舟進行加熱而使蒸鍍源蒸發,於與坩鍋或金屬舟相向設置之基板上形成電子注入層。
鹼金屬之蒸鍍係使用鎳鉻合金中填充有鉻酸鹼金屬鹽與還原劑之鹼金屬分注器而進行。藉由將該分注器於真空容器內進行加熱,鉻酸鹼金屬鹽還原而鹼金屬蒸發。於對有機電子傳輸材料與鹼金屬進行共蒸鍍之情形時,將有機電子傳輸材料添加至設置於真空容器內之坩鍋中,利用適當之真空泵對真空容器內進行排氣直至10-4 Pa左右為止,其後將各坩鍋及分注器同時加熱而使之蒸發,於與坩鍋及分注器相向設置之基板上形成電子注入層。
此時,係於電子注入層8之膜厚方向上均勻地共蒸鍍,但亦可於膜厚方向上存在濃度分佈。
[9]陰極
陰極9發揮向發光層側之層(電子注入層8或發光層5等)注入電子之作用。用作陰極9之材料亦可使用上述陽極2中所使用之材料,但為效率良好地進行電子注入,較佳為功函數較低之金屬,可使用錫、鎂、銦、鈣、鋁、銀等適當之金屬或其等之合金。作為具體例,可列舉:鎂-銀合金、鎂-銦合金、鋁-鋰合金等低功函數合金電極。
陰極9之膜厚通常與陽極2相同。為保護包含低功函數金屬之陰極而於其上進而積層功函數較高且對大氣穩定之金屬層可增加元件之穩定性。為此,可使用鋁、銀、銅、鎳、鉻、金、鉑等金屬。
[10]其他構成層
以上,以圖1所示之層構成之元件為中心進行了說明,但於本發明之有機電致發光元件中之陽極2及陰極9與發光層5之間,亦可於不損及其性能之範圍內,在上述說明中之層以外具有任意層,又,亦可省略發光層5以外之任意層。
以與電洞阻擋層8相同之目的而於電洞傳輸層4與發光層5之間設置電子阻擋層亦有效。電子阻擋層具有如下作用:藉由阻擋自發光層5遷移而來之電子到達電洞傳輸層4而增加發光層5內與電洞之再結合機率,將所生成之激發子封閉在發光層5內之作用;以及將自電洞傳輸層4注入之電洞效率良好地向發光層5之方向傳輸之作用。
作為對電子阻擋層所要求之特性,可列舉:電洞傳輸性較高、能隙(HOMO、LUMO之差)較大、激發三重態能階(T1)較高。又,於利用濕式成膜法形成發光層5之情形時,若電子阻擋層亦利用濕式成膜法形成則元件製造變得容易,故而較佳。
因此,較佳為電子阻擋層亦具有濕式成膜適合性,作為此種電 子阻擋層中所使用之材料,可列舉:以F8-TFB為代表之二辛基茀與三苯胺之共聚物(國際公開第2004/084260號)等。
再者,亦可為與圖2相反之結構,即,於基板1上依序積層陰極9、電子注入層8、電子傳輸層7、電洞阻擋層6、發光層5、電洞傳輸層4、電洞注入層3、陽極2,亦可於至少一者透明性較高之2片基板之間設置本發明之有機電致發光元件。
進而,亦可製成將複數段圖2所示之層構成重疊之結構(將複數個發光單元積層之結構)。此時,若代替段間(發光單元間)之界面層(陽極為ITO,陰極為Al之情形時係指該兩層)而使用例如V2O5等作為電荷產生層,則段間之障壁變少,就發光效率.驅動電壓之觀點而言更佳。
本發明可應用於有機電致發光元件為單一之元件、包含配置為陣列狀之結構之元件、陽極與陰極配置為X-Y矩陣狀之結構中之任一者。
<顯示裝置及照明裝置>
本發明之顯示裝置及照明裝置係使用如上所述之本發明之有機電致發光元件者。本發明之顯示裝置及照明裝置之形式或結構並無特別限制,可使用本發明之有機電致發光元件依據常用方法而組裝。
例如可利用如「有機EL顯示器」(OHM出版社,2004年8月20日發行,時任靜士、安達千波矢、村田英幸著)中所記載之方法形成本發明之顯示裝置及照明裝置。
實施例
以下,藉由實施例進一步詳細地說明本發明,但只要不超出其主旨,則本發明並不限定於以下實施例。再者,下述實施例中之各種條件或評價結果之值具有作為本發明之實施態樣中之上限或下限之較佳值的含義,較佳之範圍亦可為以上述上限或下限之值與下述實施例 之值或實施例彼此之值的組合規定之範圍。
<本發明之化合物D-1之合成例> (合成例1:化合物1之合成例)
於氮氣氣流下,於容積200 mL之四口燒瓶中添加2-(3-溴苯基)吡啶11.72 g、雙(頻哪醇根基)二硼(bis(pinacolato)diboron)15.24 g、[PdCl2(dppf)]CH2Cl2 1.33 g、乙酸鉀14.14 g、脫水二甲基亞碸100 ml,於90℃油浴中攪拌3小時。其後,冷卻至室溫,添加水與二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鈉對油相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用矽膠管柱層析法(展開液:乙酸乙酯/己烷=15/85)對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得14.70 g之白色固體(包含化合物1及作為雜質之(頻哪醇根基)二硼原料)。
(合成例2:化合物2之合成例)
於氮氣氣流下,於容積1 L之茄型燒瓶中添加合成例1中所製作之化合物1 14.70 g、3-溴-1-碘苯14.81 g、[Pd(PPh3)4]1.21 g、2 M磷酸三鉀水溶液70 ml、甲苯100 ml及乙醇50 ml,於105℃油浴中攪拌回流4.2小時。其後,冷卻至室溫,添加水與甲苯進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對油相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用矽膠管柱層析法(展開液:二氯甲烷/己烷=1/1~2/1,其後,乙酸乙酯/己烷=25/75)對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得13.50 g之黃色油狀物(化合物2)。
(合成例3:化合物3之合成例)
於氮氣氣流下,於容積100 mL之四口燒瓶中添加鎂(車屑(turnings))1.02 g,一面攪拌一面於室溫下歷時10分鐘滴加溶解於乾燥二乙醚15 mL之6-苯基-1-溴己烷5.07 g,其後於室溫下攪拌1小時。將所獲得之格任亞試劑(Grignard reagent)之溶液於氮氣氣流下,在室溫下歷時10分鐘滴加至添加有化合物2 4.35 g與[NiCl2(dppp)]0.39 g及乾燥二乙醚40 mL之容積100 ml之三口燒瓶中。其後於室溫下攪拌1小時。其後,添加氯化銨水溶液使反應停止,添加水與乙酸乙酯進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對油相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用矽膠管柱層析法(展開液:乙酸乙酯/己烷=1/9)對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得4.51 g之黃色油狀物(化合物3)。
(合成例4:化合物D-1之合成例)
於氮氣氣流下,於200 mL之四口燒瓶中添加化合物3 4.51 g、[Ir(acac)3]1.45 g及甘油56 g,於100℃之油浴中進行1小時氮氣起泡。其後,使油浴之溫度自205℃階段性地上升至230℃並合計攪拌10小時。將所副產之乙醯丙酮於反應過程中自側管除去。其後,冷卻至室 溫,添加水與甲醇及二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對油相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用矽膠管柱層析法(展開液:二氯甲烷/己烷=3/7)對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得1.0 g之目標物(利用254 nm之UV檢測器(ultraviolet detector,紫外線檢測器)獲得之HPLC(high performance liquid chromatography,高效液相層析)純度約為100%)。將所獲得之化合物之1H-NMR圖示於圖1。
再者,相對於苯基環己烷混合有該化合物1.5重量%者加溫至120℃時立即溶解成均勻溶液,其後於室溫下保存2個月,結果該溶液保持均勻狀態。
<本發明之化合物D-2之合成例> (合成例5:化合物4之合成例)
於氮氣氣流下,於反應容器中添加鎂(車屑)(6.6 g)與乾燥四氫呋喃(30 mL)之後,一面攪拌一面以緩慢地回流之方式滴加3-苯基-1-溴丙烷(49.8 g)之乾燥四氫呋喃(100 mL)溶液,其後於室溫下攪拌30分鐘。將所獲得之格任亞試劑之溶液於氮氣氣流下,在室溫下緩慢地滴加至添加有3-溴苯甲腈(45.2 g)之乾燥四氫呋喃(130 mL)溶液之反應容器中。其後,於60℃下攪拌1小時。其後,添加氯化銨水溶液使反應停止,添加水與二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用矽膠管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物4(20 g)。
(合成例6:化合物5之合成例)
於化合物4(20.0 g)之2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇(220 mL)溶液中添加氫氧化鈉(6.62 g)之後,一面於50℃之油浴中進行加熱一面進行15分鐘氮氣起泡。緩慢地滴加肼水合物(8 mL)之後,於110℃油浴中穩定地回流2小時。暫時停止加熱,另安裝於附有側管之冷卻管之後,使油浴之溫度階段性地上升至180℃,一面將蒸發之餾分自附有側管之冷卻管的側管排出,一面進一步進行攪拌。1小時後確認幾乎觀察不到蒸發成分,停止加熱。於冰浴中冷卻至室溫之後,將反應溶液注入至1 L之水中。使用1 N鹽酸使pH<1之後,利用甲苯進行萃取,利用水、食鹽水將有機相洗淨,利用MgSO4進行乾燥,並減壓濃縮。利用管柱層析法對殘渣進行純化,而獲得化合物5(10.9 g)。
(合成例7:化合物6之合成例)
於化合物1(11.6 g)與化合物5(10.9 g)中添加經氮氣起泡之甲苯/乙醇混合溶液(3:1,130 mL)與磷酸三鉀水溶液(2.0 M,50 mL)。於其中添加Pd(PPh3)4(1.23 g)之後,一面進行加熱回流一面進行4小時攪拌。恢復至室溫之後,利用甲苯進行萃取,利用飽和食鹽水將有機相洗淨,利用無水硫酸鎂進行乾燥,於減壓下將溶劑蒸餾去除。利用管 柱層析法對殘渣進行純化,而獲得化合物6(12.8 g)。
(合成例8:化合物D-2之合成例)
於氮氣氣流下,將化合物6(12.8 g)、Ir(acac)3(4.20 g)及甘油(100 g)之懸浮液於150℃之油浴中進行15分鐘氮氣起泡。其後,使油浴之溫度自200℃階段性地上升至230℃並合計攪拌9小時。將所副產之乙醯丙酮於反應過程中自側管除去。其後,冷卻至室溫,添加水與二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用矽膠管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物D-2(0.7 g)。
相對於苯基環己烷混合有該化合物1.5重量%者加溫至120℃時立即溶解成均勻溶液,其後於室溫下保存1個月,結果該溶液保持均勻狀態。
<本發明之化合物D-3之合成例> (合成例9:化合物7之合成例)
於氮氣氣流下,於反應容器中添加鎂(車屑)(7.10 g)、乾燥四氫呋喃(30 mL),以緩慢地回流之方式滴加6-苯基-1-溴己烷(64.0 g)之乾燥四氫呋喃(100 mL)溶液,其後於60℃下攪拌1小時。將所獲得之格任亞試劑之溶液於氮氣氣流下,在室溫下緩慢地滴加至添加有3-溴苯甲 腈(53.1 g)之乾燥四氫呋喃(130 mL)溶液之反應容器中。其後,於60℃下攪拌1小時。恢復至室溫之後,添加氯化銨水溶液使反應停止,添加水與二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物7(62.5 g)。
(合成例10:化合物8之合成例)
於化合物7(62.5 g)之2-(2-乙氧基乙氧基)乙醇(420 mL)溶液中添加氫氧化鈉(17.6 g)之後,一面於50℃之油浴中加熱一面進行15分鐘氮氣起泡。緩慢地滴加肼水合物(22.0 g)之後,於110℃油浴中平穩地回流2小時。暫時停止加熱,另安裝於附有側管之冷卻管之後,使油浴之溫度自180階段性地上升至210℃,一面將蒸發之餾分自附有側管之冷卻管的側管排出,一面進一步進行攪拌。1小時後確認幾乎觀察不到蒸發成分,停止加熱。於冰浴中冷卻至室溫之後,將反應溶液注入至1 L之水中。使用1 N鹽酸使pH<1之後,利用二氯甲烷進行萃取,利用水、食鹽水將有機相洗淨,利用MgSO4進行乾燥,並減壓濃縮。利用管柱層析法對殘渣進行純化,而獲得化合物8(41.2 g)。
(合成例11:化合物9之合成例)
於化合物1(12.1 g)與化合物8(13.6 g)中添加甲苯/乙醇混合溶液 (3:1,130 mL)、添加磷酸三鉀水溶液(2.0 M,52 mL),進行30分鐘氮氣起泡。於其中添加Pd(PPh3)4(0.95 g)之後,一面加熱回流一面進行3小時攪拌。恢復至室溫之後,利用甲苯進行萃取,利用飽和食鹽水將有機相洗淨,利用無水硫酸鎂進行乾燥,於減壓下將溶劑蒸餾去除。利用管柱層析法對殘渣進行純化,而獲得化合物9(16.4 g)。
(合成例12:化合物D-3之合成例)
於氮氣氣流下,將化合物9(8.65 g)、Ir(acac)3(2.61 g)及甘油(130 g)之懸浮液於120℃油浴中進行30分鐘氮氣起泡。其後,使油浴之溫度自220℃階段性地上升至240℃並合計攪拌7小時。將所副產之乙醯丙酮於反應過程中自側管除去。其後,冷卻至室溫,添加水並將水相除去之後,添加二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥,於減壓下將溶劑蒸餾去除。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物D-3(0.19 g)。
相對於苯基環己烷混合有該化合物1.5重量%者加溫至120℃時立即溶解成均勻溶液,其後於室溫下保存1個月,結果該溶液保持均勻狀態。
<比較化合物D-4之合成例> (合成例13:化合物10之合成例)
於氮氣氣流下,於四口燒瓶中添加鎂(車屑)(1.34 g),一面攪拌一面於室溫下滴加溶解於乾燥二乙醚(30 mL)之溴己烷(7.29 g),其後於室溫下攪拌1小時。將所獲得之格任亞試劑之溶液於氮氣氣流下,在室溫下滴加至添加有化合物2(6.15 g)與[NiCl2(dppp)](0.59 g)及乾燥二乙醚(40 mL)之四口燒瓶中。其後,於室溫下攪拌1小時。其後,添加氯化銨水溶液使反應停止,添加水與乙酸乙酯進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對油相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物10(5.97 g)。
(合成例14:比較化合物D-4之合成例)
於氮氣氣流下,將化合物10(5.65 g)、Ir(acac)3(2.17 g)及甘油(108 g)之懸浮液於110℃油浴中進行40分鐘氮氣起泡。其後,使油浴之溫度自205℃階段性地上升至230℃並合計攪拌9小時。將所副產之乙醯丙酮於反應過程中自側管除去。其後,冷卻至室溫,添加水、甲醇、二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥,於減壓下將溶劑蒸餾去除。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物D-4(1.08 g)。
<比較化合物D-6之合成例> (合成例15:化合物11之合成例)
於氮氣氣流下,於2-(3-溴苯基)吡啶(20.0 g)、4-己基苯基硼酸(21.0 g)之甲苯/乙醇混合溶液(2:1,160 mL)中添加碳酸鈉(27.0 g)之水溶液(70 mL),進行30分鐘氮氣起泡。添加Pd(PPh3)4(1.00 g),進而進行10分鐘氮氣起泡之後,於105℃油浴中攪拌回流3小時。其後,冷卻至室溫,添加水與甲苯進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物11(27.3 g)。
(合成例16:比較化合物D-6之合成例)
於氮氣氣流下,將化合物11(18.3 g)、Ir(acac)3(7.14 g)及甘油(243 g)之懸浮液於100℃油浴中進行30分鐘氮氣起泡。其後,使油浴之溫度自230℃階段性地上升至250℃並合計攪拌6小時。將所副產之乙醯丙酮於反應過程中自側管除去。其後,冷卻至室溫,添加水及甲醇並將水相除去之後,添加二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥,於減壓下將溶劑蒸餾去除。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進行處理,進而自甲苯中再結晶,藉此獲得化合物D-6(0.9 g)。
<比較化合物D-7之合成例> (合成例17:化合物13之合成例)
於2-(3-溴苯基)吡啶(4.19 g)與化合物12(6.34 g)中添加甲苯/乙醇混合溶液(2:1,150 mL)、磷酸三鉀水溶液(2.0 M,25 mL)進行30分鐘氮氣起泡。於其中添加Pd(PPh3)4(0.68 g)之後,一面進行加熱回流一面進行3小時攪拌。恢復至室溫之後,利用甲苯進行萃取,利用飽和食鹽水將有機相洗淨,利用無水硫酸鎂進行乾燥,於減壓下將溶劑蒸餾去除。利用管柱層析法對殘渣進行純化,而獲得化合物13(5.36 g)。再者,化合物12係利用日本專利特開2011-195462號公報中所記載之方法而獲得。
(合成例18:比較化合物D-7之合成例)
於氮氣氣流下,將化合物13(5.20 g)、Ir(acac)3(1.83 g)及甘油(95 g)之懸浮液於80℃油浴中進行30分鐘氮氣起泡。其後,使油浴之溫度自220℃階段性地上升至230℃且合計攪拌8.5小時。將所副產之乙醯丙酮於反應過程中自側管除去。其後,冷卻至室溫,添加乙醇將甘油除去之後,添加二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥,於減壓下將溶劑蒸餾去除。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物D-7(0.38 g)。
<比較化合物D-8之合成例> (合成例19:化合物14之合成例)
依序添加5-氯-2-硝基苯甲醛(50 g)、苯基硼酸(39.4 g)、磷酸三鉀(85.8 g)、S-PHOS(2-雙環己基膦-2',6'-二甲氧基聯苯)(自和光純藥工業股份有限公司購入,12.2 g)、甲苯(500 mL),進行30分鐘氮氣起泡。於其中添加Pd(OAc)2(3.03 g)之後,一面加熱回流一面攪拌9小時。恢復至室溫之後,添加水、二氯甲烷之後,進行矽藻土過濾。對濾液進行萃取並洗淨,利用無水硫酸鎂對有機相進行乾燥,於減壓下將溶劑蒸餾去除。利用管柱層析法對殘渣進行純化,而獲得化合物14(37.7 g)。
(合成例20:化合物15之合成例)
於化合物14(15 g)中添加乙醇200 mL,加熱至50℃,藉此製成溶液。於其中依序添加鐵粉(9.2 g)、0.1 N鹽酸(33 mL),一面進行加熱回流一面進行3小時攪拌。由於原料殘存,故而添加1 N鹽酸(1 mL),進而加熱回流1小時。由於仍有原料殘存,故而添加1 N鹽酸(2 mL),進而加熱回流1小時。恢復至室溫之後,依序添加3'-溴苯乙酮(10.5 g)、經粉碎之氫氧化鉀(4.4 g)。於室溫下攪拌30分鐘之後,添加3'-溴苯乙酮(1.31 g),進而於室溫下攪拌2小時。對反應液進行過濾,將濾取物溶解於二氯甲烷,再次進行過濾,將濾液於減壓下濃縮。利用管柱層析法對殘渣進行處理,利用乙醇將所獲得之固體洗淨,藉此獲得化合物15(22.7 g)。
(合成例21:化合物16之合成例)
於氮氣氣流下,對化合物15(9.0 g)及4-己基苯基硼酸(6.2 g)之甲苯/乙醇混合溶液(2:1,150 mL)進行30分鐘氮氣起泡。於其中依序添加經30分鐘氮氣起泡之碳酸鈉(10.6 g)水溶液(50 mL)、Pd(PPh3)4(1.4 g),攪拌回流10小時。其後,冷卻至室溫,添加水與二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物16(10.4 g)。
(合成例22:化合物17之合成例)
於氮氣氣流下,於中間物16(10.4 g)、IrCl3.n水合物(4.4 g)中添加2-乙氧基乙醇(66 mL)、水(22 mL),一面進行加熱回流一面攪拌20小時。其後,利用二氯甲烷進行萃取,對有機層進行水洗,進行減壓濃縮,注入至甲醇中進行再沈澱,藉此獲得化合物17(12.5 g)。
(合成例23:化合物18之合成例)
於氮氣氣流下,依序添加化合物17(12.5 g)、乙醯丙酮酸鈉(3.4 g)、2-乙氧基乙醇(150 mL),於135℃下攪拌10小時。其後,利用二氯甲烷進行萃取,利用飽和食鹽水將有機相洗淨,利用硫酸鈉乾燥後,進行減壓濃縮。利用管柱層析法對殘渣進行處理,利用甲醇進行懸浮清洗,藉此以20%之純度獲得化合物18(8.89 g)。
(合成例24:比較化合物D-8之合成例)
於氮氣氣流下,於化合物16(2.9 g)中添加甘油(45 mL),於90℃油浴中進行氮氣起泡。添加化合物18(20%純度,8.85 g)之後,於240℃~250℃下攪拌13.5小時。其後,添加甲醇,藉由抽吸過濾濾取沈澱物。利用管柱層析法進行處理,自甲醇中再沈澱,藉此獲得化合物D-8(0.2 g)。
<比較化合物D-9之合成例> (合成例25:化合物19之合成例)
依序添加2-胺基二苯基酮(15.0 g)、3'-溴苯乙酮(18.2 g)、乙酸(75 mL)、濃硫酸(1.3 mL),進行9.5小時加熱回流。將反應液注入至水中,利用乙酸乙酯進行萃取並洗淨,利用MgSO4對有機相進行乾燥,並減壓濃縮。藉由管柱層析法進行純化,獲得化合物19(24.2 g)。
(合成例26:化合物20之合成例)
於氮氣氣流下,對化合物19(24.2 g)及4-己基苯基硼酸(18.0 g)之甲苯/乙醇混合溶液(1:1,400 mL)進行30分鐘氮氣起泡。於其中依序添加經30分鐘氮氣起泡之碳酸鈉(21.4 g)水溶液(100 mL)、Pd(PPh3)4(2.33 g),攪拌回流8小時。其後,冷卻至室溫,依序添加4-己基苯基硼酸(5.5 g)、Pd(PPh3)4(0.8 g),進而加熱回流7.5小時。恢復至室溫之後,添加水與甲苯進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進 行純化,藉此獲得化合物20(24.1 g)。
(合成例27:化合物21之合成例)
於氮氣氣流下,於化合物20(12.0 g)、IrCl3.n水合物(4.7 g)中添加2-乙氧基乙醇(71 mL)、水(24 mL),一面進行加熱回流一面攪拌11小時。其後,利用二氯甲烷進行萃取,對有機層進行水洗,並進行減壓濃縮,注入至甲醇中進行再沈澱,藉此獲得化合物21(11.9 g)。
(合成例28:化合物22之合成例)
於氮氣氣流下,依序添加化合物21(11.9 g)、乙醯丙酮酸鈉(3.3 g)、2-乙氧基乙醇(140 mL),於135℃下攪拌8小時。其後,利用二氯甲烷進行萃取,利用飽和食鹽水將有機相洗淨,利用硫酸鈉乾燥後,進行減壓濃縮。對殘渣反覆進行管柱層析、利用甲醇之懸浮清洗,藉此獲得化合物22(6.9 g)。
(合成例29:比較化合物D-9之合成例)
於氮氣氣流下,於化合物20(12.1 g)中添加甘油(172 mL),於80℃油浴中進行30分鐘氮氣起泡。添加化合物22(6.9 g)之後,於200℃下攪拌15小時。其後,添加甲醇,將溶液與油狀物質分離。將油狀物質溶解於二氯甲烷,進行矽藻土過濾。對濾液進行濃縮,利用管柱層析法對殘渣進行處理,反覆進行複數次再沈澱,藉此獲得化合物D-9(0.6 g)。
<本發明之化合物D-10之合成例> (合成例30:化合物23之合成例)
於化合物14(42.5 g)中添加乙醇420 mL,加熱至50℃,藉此製成溶液。於其中依序添加鐵粉(41.8 g)、0.1 N鹽酸(94 mL),一面進行加熱回流一面進行80分鐘攪拌。恢復至室溫之後,依序添加3'-(3-溴苯基)苯乙酮(51.5 g)、已粉碎之氫氧化鉀(12.6 g),一面進行加熱回流一面攪拌4小時。對反應液進行矽藻土過濾,利用二氯甲烷對殘渣進行 數次萃取,將未溶解物再次藉由矽藻土過濾而分離。將所獲得之濾液一併於減壓下濃縮之後,利用二氯甲烷進行萃取並洗淨,利用飽和食鹽水將有機相洗淨,利用MgSO4進行乾燥,於減壓下進行濃縮。利用管柱層析法對殘渣進行處理,利用二氯甲烷/己烷使所獲得之固體再沈澱,藉此獲得化合物23(101 g)。
(合成例31:化合物24之合成例)
於氮氣氣流下,於反應容器中添加鎂(車屑)(14 g),一面攪拌一面緩慢地滴加溶解於乾燥二乙醚(210 mL)之6-苯基-1-溴己烷(83.3 g),其後於室溫下攪拌1小時。將所獲得之格任亞試劑之溶液於氮氣氣流下,在室溫下滴加至添加有化合物23(101 g)與[NiCl2(dppp)](6.3 g)及乾燥二乙醚(750 mL)之反應容器中,直接於室溫下攪拌2小時。其後,添加氯化銨水溶液使反應停止,添加水與二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物24(54.4 g)。
(合成例32:化合物25之合成例)
於氮氣氣流下,於化合物24(20 g)、IrCl3.n水合物(6.33 g)中添加經氮氣起泡之2-乙氧基乙醇(200 mL)、水(20 mL),一面使內部溫度自100℃階段性地上升至136℃一面合計攪拌13.5小時。其後,利用二氯甲烷進行萃取,對有機層進行水洗,並進行減壓濃縮,獲得作為粗純化物之化合物25。
(合成例33:化合物26之合成例)
於氮氣氣流下,依序添加化合物25之粗純化物、乙醯丙酮酸鈉(4.5 g)、2-乙氧基乙醇(200 mL),於135℃下攪拌40分鐘。其後,利用二氯甲烷進行萃取,利用飽和食鹽水將有機相洗淨,利用硫酸鎂乾燥後,進行減壓濃縮。對殘渣反覆進行管柱層析、利用甲醇之懸浮清洗,藉此獲得化合物26(22.8 g)。
(合成例34:化合物D-10之合成例)
於氮氣氣流下,將化合物26(22.8 g)、化合物24(63.5 g)於260℃油浴中攪拌24小時。利用管柱層析、再沈澱對殘渣進行純化,藉此獲得化合物D-10(3.48 g)。
相對於苯基環己烷混合有該化合物1.5重量%者加溫至120℃時立即溶解成均勻溶液,其後於室溫下保存2個月,結果該溶液保持均勻狀態。
<本發明之化合物D-11之合成例> (合成例35:化合物27之合成例)
於氮氣氣流下,依序添加化合物19(120 g)、雙(頻哪醇根基)二硼(102 g)、乙酸鉀(167 g)、脫水二甲基亞碸(600 mL),於50℃下進行30分鐘氮氣起泡。添加[PdCl2(dppf)]CH2Cl2(8.16 g)之後,於內部溫度80~85℃下攪拌4.5小時。其後,冷卻至室溫,注入至水2.1 L中,將析出物過濾分離後,利用二氯甲烷對所獲得之固體進行萃取並洗淨,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物27(129 g)。
(合成例36:化合物28之合成例)
依序添加化合物27(122 g)、3-溴碘苯(127 g)、甲苯/乙醇混合溶液(2:1,1140 mL),進行30分鐘氮氣起泡。添加磷酸三鉀水溶液(2.0 M,346 mL),進而進行15分鐘氮氣起泡。於其中添加Pd(PPh3)4(10.4 g)之後,一面進行加熱回流一面進行4.5小時攪拌。恢復至室溫之後,利用甲苯進行萃取,利用飽和食鹽水將有機相洗淨,利用無水硫酸鎂進行乾燥,於減壓下將溶劑蒸餾去除。利用管柱層析法對殘渣進行純化,而獲得化合物28(97 g)。
(合成例37:化合物29之合成例)
於氮氣氣流下,於反應容器中添加鎂(車屑)(9.4 g),一面攪拌一面緩慢地滴加溶解於乾燥二乙醚(200 mL)之6-苯基-1-溴己烷(74.5 g),其後於室溫下攪拌1小時。將所獲得之格任亞試劑之溶液於氮氣氣流下,在室溫下滴加至添加有化合物28(67.4 g)與[NiCl2(dppp)](4.2 g)及乾燥二乙醚(440 mL)之反應容器中,直接於室溫下攪拌1小時。其後,添加氯化銨水溶液使反應停止,添加水與二氯甲烷進行分液並洗淨後,利用硫酸鎂對有機相進行乾燥。其後,將溶劑於減壓下除去。利用管柱層析法對所獲得之殘渣進行純化,藉此獲得化合物29(64.5 g)。
(合成例38:化合物30之合成例)
於氮氣氣流下,於化合物29(11.4 g)、IrCl3.n水合物(3.59 g)中添加經氮氣起泡之2-乙氧基乙醇(115 mL)、水(15 mL),一面使內部溫度自100℃階段性地上升至135℃一面合計攪拌11小時。其後,利用二氯甲烷進行萃取,對有機相進行水洗,並進行減壓濃縮,而獲得作為粗純化物之化合物30。
(合成例39:化合物31之合成例)
於氮氣氣流下,依序添加化合物30之粗純化物、乙醯丙酮酸鈉(2.43 g)、2-乙氧基乙醇(130 mL),於內部溫度135℃下攪拌1小時。其後,利用二氯甲烷進行萃取,利用飽和食鹽水將有機相洗淨,利用硫酸鎂乾燥後,進行減壓濃縮。對殘渣反覆進行管柱層析、利用甲醇之懸浮清洗,藉此獲得化合物31(7.64 g)。
(合成例40:化合物D-11之合成例)
於氮氣氣流下,將化合物31(7.6 g)、化合物29(29.7 g)於260~270℃油浴中攪拌18小時。利用管柱層析、再沈澱對殘渣進行純化,藉此獲得化合物D-11(0.4 g)。
相對於苯基環己烷混合有該化合物1.5重量%者加溫至120℃時立即溶解成均勻溶液,其後於室溫保存2個月,結果該溶液保持均勻狀態。
(實施例1) [有機電致發光元件之製作]
利用以下方法製作具有圖2所示之結構之有機電致發光元件。
於玻璃基板1上,將沈積為70 nm之銦-錫氧化物(ITO)透明導電膜(濺鍍成膜品;薄片電阻15 Ω)利用通常之光微影技術與鹽酸蝕刻圖案化為寬度2 mm之條紋而形成陽極。依序以利用中性洗劑之超音波洗淨、利用純水之水洗將形成圖案之ITO基板洗淨後,藉由氮氣吹送使之乾燥,最後進行紫外線臭氧洗淨。
其次,如下所述般藉由濕式成膜法形成電洞注入層。電洞注入層之材料使用下述式(PB-1)之具有芳香族胺基之高分子化合物(重量平均分子量:33000,數量平均分子量:25000)與(PB-2)之具有芳香族胺基之高分子化合物(重量平均分子量:76000,數量平均分子量:40000)、及下述所示之結構式之電子接受性化合物(A-1),於下述條件 下進行旋轉塗佈,形成膜厚40 nm之均勻之薄膜。
高分子化合物PB-1及PB-2係參考國際公開第2009/102027號中所揭示之方法而合成。
再者,下述所示之結構式PB-1內之數字表示[ ]內所表示之2種重複單元數之比。又,結構式PB-2內之Ar係表示結構式右側所示之芳基,該2種芳基係以×所表示之莫耳比存在。
<電洞注入層樣組合物>
(溶劑) 苯甲酸乙酯
(塗佈液濃度) PB-1:0.875重量%
PB-2:2.625重量%
A-1:0.525重量%
<成膜條件>
(旋轉塗佈環境) 大氣下,23℃
(乾燥條件) 230℃×60分鐘
繼而,如下所述般藉由濕式製膜法形成電洞傳輸層。使用下述所示之結構式之電荷傳輸材料(PB-3)之具有芳香族胺基之高分子化合物(重量平均分子量:79000,數量平均分子量:54000)作為電洞傳輸層之材料,使用苯基環己烷作為溶劑,調製有機電致發光元件用組合物,使用該有機電致發光元件用組合物於下述條件下進行旋轉塗佈,獲得膜厚11 nm之薄膜。
結構式PB-3內之Ar係表示結構式右側所示之2種芳基,該2種芳基係以數字所表示之莫耳比存在。再者,高分子化合物PB-3係參考國際公開第2011/099531號中所揭示之方法而合成。
<電洞傳輸層用組合物>
(溶劑) 苯基環己烷
(塗佈液濃度) PB-3:1.0重量%
<成膜條件>
(旋轉塗佈環境) 乾燥氮氣中,32℃
(乾燥條件) 230℃×60分鐘(乾燥氮氣下)
其次,於形成發光層時,使用以下所示之有機化合物(HO-1)、及有機化合物(HO-2)作為電荷傳輸材料,並且使用以下所示之銥錯合物 化合物(D-1)作為發光材料,調製下述所示之含有銥錯合物化合物之組合物,於以下所示之條件下旋轉塗佈於電洞傳輸層上,以膜厚50 nm獲得發光層。
<發光層用組合物>
(溶劑) 苯基環己烷
(塗佈液濃度) HO-1:1.2重量%
HO-2:3.6重量%
D-1:0.48重量%
<旋轉塗佈條件>
(旋轉塗佈環境) 乾燥氮氣中,35℃
(乾燥條件) 120℃×20分鐘(乾燥氮氣下)
將該基板暫時取出至大氣中,迅速設置於真空蒸鍍裝置之腔室內。將腔室利用旋轉泵進行粗抽之後,利用低溫泵(cryopump)進行減壓。於基板上之特定區域配置蒸鍍用遮罩,於腔室內配置有分別預先裝入所需之蒸鍍材料的不同之瓷製坩堝。
其次,以10 nm之膜厚積層下述所示之化合物(HB-1)作為電洞阻擋層。
繼而,於電洞阻擋層上,以相同之方式蒸鍍下述所示之鋁之8-羥基喹啉錯合物(ET-1)作為電子傳輸層,膜厚係設定為20 nm。
真空蒸鍍上述電洞阻擋層及電子傳輸層時之基板溫度係保持為室溫。
此處,將經進行至電子傳輸層為止之蒸鍍的元件暫時自上述真空蒸鍍裝置內取出至大氣中,以與陽極之ITO條紋正交之方式,使寬度2 mm之條紋狀蔽陰遮罩密接於元件作為陰極蒸鍍用遮罩,設置於另一真空蒸鍍裝置內,以與有機層相同之方式進行排氣直至裝置內之真空度成為3.3×10-4 Pa以下為止。
其次,於電子傳輸層上,使氟化鋰(LiF)以成為0.5 nm之膜厚之方式於電子傳輸層上成膜作為電子注入層。
其次,於電子注入層上,形成膜厚80 nm之鋁層作為陰極而完成 陰極。再者,蒸鍍電子注入層、陰極時之基板溫度係保持為室溫。
如上所述,獲得具有尺寸2 mm×2 mm之發光面積部分的有機電致發光元件。
元件之發光光譜之極大波長為520 nm,鑑定為係源自銥錯合物化合物(D-1)。
(比較例1)
於實施例1中,將形成發光層時所使用之化合物D-1變更為下述式所表示之化合物D-4,除此以外,以與實施例1相同之方式製作有機電致發光元件。
(比較例2)
於實施例1中,將形成發光層時所使用之化合物D-1變更為下述式所表示之化合物D-5,除此以外,以與實施例1相同之方式製作有機電致發光元件。再者,化合物D-5係利用日本專利特開2010-202644號公報中所記載之方法而獲得。
將實施例1及比較例1、2中所製作之有機電致發光元件之特性,以及將初期亮度設為10,000 cd/m2進行直流驅動試驗時至亮度減少至90%為止之時間(LT90驅動壽命)彙總於表1。
如表1所示,可知包括包含本發明之銥錯合物化合物之層的有機電致發光元件的功率效率較高、驅動壽命較長。
(比較例3)
進行下述結構式所表示之化合物(D-6)相對於苯基環己烷於室溫(25℃)下之溶解性試驗,結果未達0.2重量%。因此,無法利用濕式成膜法形成層,無法進行元件特性等之試驗。
(比較例4)
進行下述結構式所表示之化合物(D-7)相對於苯基環己烷於室溫(25℃)下之溶解性試驗,結果溶解0.85重量%,但次日確認到結晶化。因此,無法利用濕式成膜法形成層,無法進行元件特性等之試驗。
(實施例2)
於實施例1中,將電洞阻擋層變更為下述化合物(HB-2),除此以外,以與實施例1相同之方式製作有機電致發光元件。元件之發光光譜之極大波長為521 nm,鑑定為係源自銥錯合物化合物(D-1)。
(實施例3~4、比較例5)
於實施例2中,將形成發光層時所使用之發光材料變更為表2中所記載之化合物,除此以外,以與實施例2相同之方式製作有機電致發光元件。
將實施例2~4及比較例5中所製作之有機電致發光元件之特性,以及將初期亮度設為10,000 cd/m2進行直流驅動試驗時至亮度減少至80%為止之時間(LT80驅動壽命)彙總於表2。
如表2所示,可知包括包含本發明之銥錯合物化合物之層的有機電致發光元件的驅動電壓較低、驅動壽命較長。
(比較例6)
於實施例1中,將形成發光層時所使用之電荷傳輸材料由HO-1變更為以下所示之HO-3,除此以外,以與實施例1相同之方式製作元件。
將比較例6中所製作之有機電致發光元件之特性,以及將初期亮度設為10,000 cd/m2進行直流驅動試驗時亮度減少至90%為止之時間(LT90驅動壽命)彙總於表3。
如表3所示,可知包括包含本發明之銥錯合物化合物之層的有機電致發光元件藉由含有含氮芳香族雜環化合物作為電荷傳輸材料,而功率效率較高、驅動壽命較長。
(比較例7)
於實施例1中,將形成發光層時所使用之電荷傳輸材料HO-1及HO-2分別變更為以下所示之HO-3及HO-4,並將發光材料D-1變更為以下所示之D-8,除此以外,以與實施例1相同之方式製作元件。
<發光層用組合物>
(溶劑) 苯基環己烷
(塗佈液濃度) HO-3:1.2重量%
HO-4:3.6重量%
D-8:0.336重量%
(比較例8、實施例5~8)
於比較例7中,將形成發光層時所使用之發光材料、電荷傳輸材料分別變更為表4所示之化合物之組合,除此以外,以與比較例7相同之方式製作元件。將表4中之發光材料一欄中所記載之化合物中D-9~D-11之結構示於下述。又,將表4中之電荷傳輸材料一欄中所記載之化合物中HO-5與HO-6之結構示於下述。
將所獲得之有機電致發光元件之特性,以及將初期亮度設為7000 cd/m2進行直流驅動試驗時至亮度減少至85%為止之時間(LT85驅動壽命)彙總於表4。
如表4所示,可知包括包含本發明之有機金屬錯合物之層的有機電致發光元件的功率效率較高、驅動壽命較長。進而,可知作為此時所使用之電荷傳輸材料,較佳為含有含氮芳香族雜環化合物。
以上詳細且參照特定之實施形態對本發明進行了說明,但業者明瞭,於不脫離本發明之精神與範圍之情況下可進行各種變更或修正。本申請案係基於2012年1月13日提出申請之日本專利申請案(日本專利特願2012-005118)及2012年9月14日提出申請之日本專利申請案(日本專利特願2012-202908),且將其內容併入本文中作為參照。
1‧‧‧基板
2‧‧‧陽極
3‧‧‧電洞注入層
4‧‧‧電洞傳輸層
5‧‧‧發光層
6‧‧‧電洞阻擋層
7‧‧‧電子傳輸層
8‧‧‧電子注入屬
9‧‧‧陰極

Claims (22)

  1. 一種銥錯合物化合物,其係以下述式(1)表示: {式(1)中,環A表示包含碳原子C1及C2之6員環或5員環之芳香族烴環或者6員環或5員環之芳香族雜環,環B表示包含碳原子C3及氮原子N1之6員環或5員環之含氮芳香族雜環;L為有機配位子;a及b分別獨立地表示1至4之整數;n表示1至3之整數;R1及R2分別表示鍵結於構成環A及環B之碳原子或氮原子之取代基,於存在複數個R1或R2之情形時,分別相同或不同,表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基中之任一者;該等基亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代;於a為2以上且複數個R1相鄰之情形時,相鄰之R1彼此亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳 數6~12之伸芳基鍵結而進而形成環;於b為2以上且複數個R2相鄰之情形時,相鄰之R2彼此亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而進而形成環;又,R1及R2亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而進而形成環;由R1彼此、R2彼此或R1與R2鍵結而形成之環亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代;其中,R1及R2中至少一者係以下述式(2)表示: [式(2)中,X於存在複數個之情形時,分別相同或不同,表示碳數6~20之(雜)伸芳基,Ar1於存在複數個之情形時,分別相同或不同,表示碳數3~20之(雜)芳基;該等基亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代;Z係以下述式(3)表示;c表示1至3之整數;d表示0至3之整數]; [式(3)中,複數個R'分別相同或不同,為氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、或碳數3~20之(雜)芳基;r表示1至20之整數]}。
  2. 如請求項1之銥錯合物化合物,其中於上述式(1)中,鍵結於環A之取代基R1中之至少一個係以上述式(2)表示。
  3. 如請求項1或2之銥錯合物化合物,其中於上述式(1)中,鍵結於環B之取代基R2中之至少一個係以上述式(2)表示。
  4. 如請求項1至3中任一項之銥錯合物化合物,其中於上述式(1)中,環A為苯環或吡啶環。
  5. 如請求項1至4中任一項之銥錯合物化合物,其係以下述式(1-1)表示: [式(1-1)中,環B、R2、L、b及n分別與式(1)含義相同;R3~R6分別相同或不同,表示氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基 羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基中之任一者;該等基亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代;又,R3~R6與相鄰之R3~R6亦可直接鍵結,或者經由碳數3~12之伸烷基、碳數3~12之伸烯基、或碳數6~12之伸芳基鍵結而形成環;該等環亦可進而經氟原子、氯原子、溴原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數3~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基取代;再者,式(1-1)所表示之銥錯合物化合物中,R2~R6中具有至少一個上述式(2)所表示之基]。
  6. 如請求項5之銥錯合物化合物,其中上述R4係以上述式(2)表示。
  7. 如請求項5之銥錯合物化合物,其中上述R5係以上述式(2)表示。
  8. 如請求項1至7中任一項之銥錯合物化合物,其中上述環B為吡啶環、吡環、嘧啶環、咪唑環、唑環、或噻唑環。
  9. 如請求項1至7中任一項之銥錯合物化合物,其中上述環B為吡啶環。
  10. 如請求項1至7中任一項之銥錯合物化合物,其中上述環B為吡環。
  11. 如請求項1至7中任一項之銥錯合物化合物,其中上述環B為嘧啶 環。
  12. 如請求項1至7中任一項之銥錯合物化合物,其中上述環B為咪唑環。
  13. 如請求項1至12中任一項之銥錯合物化合物,其中於上述式(2)中,d為1至3之整數。
  14. 如請求項1至13中任一項之銥錯合物化合物,其中於上述式(2)中,Ar1為碳數6~20之芳香族烴基。
  15. 如請求項1至14中任一項之銥錯合物化合物,其中於上述式(2)中,可取代於Ar1上之取代基為氟原子、碳數1~20之烷基、碳數7~40之(雜)芳烷基、碳數1~20之烷氧基、碳數3~20之(雜)芳氧基、碳數1~20之烷基矽烷基、碳數1~20之(雜)芳基矽烷基、碳數2~20之烷基羰基、碳數4~20之(雜)芳基羰基、碳數2~20之烷基胺基、碳數3~20之(雜)芳基胺基、或碳數3~20之(雜)芳基。
  16. 一種發光材料,其包含如請求項1至15中任一項之銥錯合物化合物。
  17. 一種組合物,其包含如請求項1至15中任一項之銥錯合物化合物及溶劑。
  18. 一種有機電致發光元件,其係包括陽極、陰極、及該陽極與該陰極之間之至少1層有機層者,且上述有機層中至少1層包含如請求項1至15中任一項之銥錯合物化合物。
  19. 如請求項18之有機電致發光元件,其中上述有機層進而含有含氮芳香族雜環化合物作為電荷傳輸材料。
  20. 如請求項18或19之有機電致發光元件,其中上述有機層為使用如請求項17之組合物形成之層。
  21. 一種顯示裝置,其係使用如請求項18至20中任一項之有機電致發光元件者。
  22. 一種照明裝置,其係使用如請求項18至20中任一項之有機電致發光元件者。
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