TW202033534A - 銥錯合物化合物 - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種銥錯合物化合物。特別是有關於一種作為有機電致發光元件(electroluminescence)(以下有時稱為「有機EL元件」)的發光層的材料有用的銥錯合物化合物。
有機電致發光元件是藉由將發光層、電荷注入層、電荷傳輸層等多個層積層而製造。目前,多數有機電致發光元件是藉由在真空下蒸鍍有機材料而製造。真空蒸鍍法中,蒸鍍製程複雜,生產性差。藉由真空蒸鍍法而製造的有機電致發光元件極難實現照明或顯示器的面板的大型化。因此,近年來,作為效率良好地製造可用於大型顯示器或照明的有機電致發光元件的製程,積極研究濕式成膜法(塗佈法)。
為了藉由濕式成膜法來製造有機電致發光元件,所使用的材料必須為溶解於有機溶劑中可作為墨水使用的材料。於使用材料的溶劑溶解性差的情況下,需要長時間加熱等操作,因此存在使用前材料劣化的可能性。若使用材料在溶液狀態下無法長時間保持均勻狀態,則會導致材料自溶液中析出,不能利用噴墨裝置等進行成膜。
對於濕式成膜法所使用的材料,要求迅速溶解於有機溶劑、及溶解後不析出而保持均勻狀態的兩個意義上的溶解性。
近年來,為了延長元件的驅動壽命、或使元件的光學設計最佳化,有效地表現所謂的微腔(microcavity)效應來提高色純度,欲形成更厚的發光層的要求不斷提高。為了形成厚的發光層,需要提高墨水的濃度。因此,需要具有較以往更高的溶劑溶解性的發光材。
於有機EL顯示器中,除長驅動壽命、寬色域即高色彩再現率之外,亦要求實現高的發光效率。特別是紅色區域,要求在國際照明委員會(international commission on illumination,CIE)的XYZ表色系座標中x座標為0.68的相當深的紅色。為了顯色出深紅色,需要將發光材料的發光極大波長設為更長波長(例如620 nm以上)。於該波長區域中,被稱為能隙(energy gap)法則的法則起支配作用。於該波長區域內,激發能量並非向發光而向分子運動即熱能耗散的比例隨著波長的延長而變大。因此,長波長側的發光量子產率顯著惡化。因此,於紅色區域,難以同時達成深紅色化與發光量子產率(cd/A)的高效率化。
人類的視敏度亦在紅色區域中隨著波長變長而大幅降低。因此,於深紅色的區域,要求更大的發光強度。
作為有機EL顯示器的積層結構,有光取出方向不同的兩種方式。
製造步驟比較簡單的底部發光方式是自薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)基板側的下方取出有機分子的光的方式,但存在有機分子的光利用效率低的難點。
與此相對,頂部發光方式自並無畫素電路等的密封玻璃的上方取出光,因此可將發出的光效率良好地取出至外部。但是,於使用頂部發光方式的情況下,特定波長以外的光於積層構造內反射、抵消,因此具有難以向積層構造外射出的性質。因此,於發光材料的發光光譜的半寬度廣的情況下,特定波長以外的光難以射出至積層構造外,結果發光的效率下降。
如上所述,對於紅色顯色材,要求在溶媒中的溶解度高、於波長長的情況下發光效率亦高、另外發光光譜的半寬度窄的性質。
作為紅色發光材料,一直使用利用原本效率高的磷光發光的銥錯合物化合物。特別是廣泛使用如專利文獻1~專利文獻2所示般的具有苯基-喹啉型配位子的銥錯合物化合物。
專利文獻1中揭示有例如結構式A1~結構式A58般的使包括芴及喹啉的配位子配位於兩個銥的化合物。
專利文獻2中揭示有例如化合物編號12、化合物編號189般的包括具有芳香族基的喹啉及芴的配位子配位於兩個銥的化合物。
專利文獻1:日本專利特開2006-151888號公報
專利文獻2:日本專利特開2009-173630號公報
專利文獻1般的具有芴結構的銥錯合物是以銥原子的參與少的LC性發光為主的發光,因配位子內的遷移,激發態與基態的電偶極矩(electric dipole moment)的差小。因此,一般可縮小半寬度。另一方面,芴為剛直的結構,因此溶解性大大受損。另外,與銥間d軌域的參與小,結果有發光效率降低的課題。
專利文獻2的例如化合物編號12溶解性不足,半寬度亦不充分。如專利文獻2的化合物編號6般,包括具有苯基的喹啉及芴的配位子對於半寬度的課題有一定的效果,對於量子產率亦具有一定的效果。但是,若使用此種配位子,則發光極大波長變長,特別是作為紅色的發光材料存在課題。
本發明的目的在於提供一種縮小發光光譜的半寬度、在溶媒中的溶解度高、發光效率亦具有與以往同等以上的性能,而且發光極大波長不過長、適合作為紅色發光材料的銥錯合物化合物。
本發明者發現,具有特定化學結構的銥錯合物化合物作為紅色發光材料而言發光極大波長不過長,與現有材料相比顯示出極高的溶劑溶解性,同時顯示出高的光致發光(photoluminescence,PL)量子產率及窄的半寬度。
本發明為以下所示的銥錯合物化合物。
[1] 一種銥錯合物化合物,其由下述式(5)所表示。
式(5)中,Ir表示銥原子。
R1
~R12
分別獨立地表示氫原子或取代基。
彼此相鄰的R1
~R12
彼此可進一步鍵結而形成環。
R13
~R22
分別獨立地表示氫原子或取代基。
彼此相鄰的R13
~R22
彼此可進一步鍵結而形成環。
X表示雙牙配位子。
m表示1~3的整數。
R13
、R17
、R18
及R22
中至少一個為氫原子以外的取代基。
[2]如[1]所述的銥錯合物化合物,其中式(5)由下述式(2)所表示。
式(2)中,R1
~R22
與式(5)中含義相同。
[3] 如[1]或[2]所述的銥錯合物化合物,其中R1
~R12
、R13
~R22
為以下。
R1
~R12
分別獨立地選自D、F、Cl、Br、I、-N(R')2
、-CN、-NO2
、-OH、-COOR'、-C(=O)R'、-C(=O)NR'、-P(=O)(R')2
、-S(=O)R'、-S(=O)2
R'、-OS(=O)2
R'、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基、或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中。
該烷基、該烷氧基、該烷硫基、該烯基及該炔基可進一步由一個以上的R'取代。該些基中的一個-CH2
-基或者兩個以上的不鄰接的-CH2
-基可取代為-C(-R')=C(-R')-、-C≡C-、-Si(-R')2
、-C(=O)-、-NR'-、-O-、-S-、-CONR'-或二價芳香族基。該些基中的一個以上的氫原子可由D、F、Cl、Br、I或-CN取代。
該芳香族基、該雜芳香族基、該芳氧基、該芳硫基、該芳烷基、該雜芳烷基、該二芳基胺基、該芳基雜芳基胺基及該二雜芳基胺基可分別獨立地進一步由一個以上的R'取代,
彼此相鄰的R1
~R12
彼此可進一步鍵結而形成環。
R'分別獨立地選自氫原子、D、F、Cl、Br、I、-N(R'')2
、-CN、-NO2
、-Si(R'')3
、-B(OR'')2
、-C(=O)R''、-P(=O)(R'')2
、-S(=O)2
R''、-OSO2
R''、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基、或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中。
該烷基、該烷氧基、該烷硫基、該烯基及該炔基可進一步由一個以上的R''取代。該些基中的一個-CH2
-基或者兩個以上的不鄰接的-CH2
-基可取代為-C(-R'')=C(-R'')-、-C≡C、-Si(-R'')2
-、-C(=O)-、-NR''-、-O-、-S-、-CONR''-或二價芳香族基。該些基中的一個以上的氫原子可由D、F、Cl、Br、I或-CN取代。
該芳香族基、該雜芳香族基、該芳氧基、該芳硫基、該芳烷基、該雜芳烷基、該二芳基胺基、該芳基雜芳基胺基及該二雜芳基胺基可進一步由一個以上的R''取代。
兩個以上的鄰接的R'可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。
R''分別獨立地選自氫原子、D、F、-CN、碳數1以上且20以下的脂肪族烴基、碳數3以上且20以下的芳香族基或碳數1以上且20以下的雜芳香族基中。
兩個以上的鄰接的R''可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。
R13
~R22
分別獨立地為氫原子或R'所表示的取代基中的任一者。
[4] 如[1]或[3]所述的銥錯合物化合物,其中所述式(5)中,兩個以上的鄰接的R1
~R10
、R11
與R12
、兩個以上的鄰接的R13
~R17
、或兩個以上的鄰接的R18
~R22
可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。
[5] 如[1]、[3]或[4]所述的銥錯合物化合物,其中所述式(5)由下述式(6)所表示。
式(6)中,R1
~R22
、m與式(5)中含義相同。
R23
及R25
分別獨立地選自-N(R')2
、-COOR'、-C(=O)R'、-C(=O)NR'、-P(=O)(R')2
、-S(=O)R'、-S(=O)2
R'、-OS(=O)2
R'、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基、或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中。
R24
選自氫原子、D、-N(R')2
、-COOR'-、-C(=O)R'、-C(=O)NR'、-P(=O)(R')2
、-S(=O)R'、-S(=O)2
R'、-OS(=O)2
R'、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基、或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中。
兩個以上的鄰接的R23
~R25
可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。
該烷基、該烷氧基、該烷硫基、該烯基及該炔基可進一步由一個以上的R'取代。該些基中的一個-CH2
-基或者兩個以上的不鄰接的-CH2
-基可取代為-C(-R')=C(-R')-、-C≡C-、-Si(-R')2
、-C(=O)-、-NR'-、-O-、-S-、-CONR'-或二價芳香族基。該些基中的一個以上的氫原子可由D、F、Cl、Br、I或-CN取代。
該芳香族基、該雜芳香族基、該芳氧基、該芳硫基、該芳烷基、該雜芳烷基、該二芳基胺基、該芳基雜芳基胺基及該二雜芳基胺基可分別獨立地進一步由一個以上的R'取代。
R23
~R25
具有R'時的R'與式(5)中的R'同樣。
[6] 如[1]~[5]中任一項所述的銥錯合物化合物,其中式(2)、式(5)或式(6)中的R1
~R4
及R13
~R22
中的至少一個含有碳數4~30的烷基或碳數5~30的芳烷基。
[7] 如[1]~[6]中任一項所述的銥錯合物化合物,其中式(2)、式(5)或式(6)中的取代基R13
、R17
、R18
及R22
中至少一個以上為碳數1~4的烷基或可具有取代基的芳香環基。
[8] 如[7]所述的銥錯合物化合物,其中式(2)、式(5)或式(6)中的取代基R18
及R22
均為碳數1~4的烷基。
[9] 如[1]~[8]中任一項所述的銥錯合物化合物,其中式(2)、式(5)或式(6)中的取代基R14
、R15
、R16
、R19
、R20
及R21
中至少一個以上為烷基、可具有取代基的芳香環基、或芳烷基中的任一者。
[10] 如[9]所述的銥錯合物化合物,其中式(2)、式(5)或式(6)中的取代基R14
、R15
、R16
、R19
、R20
及R21
中至少一個以上為經取代的芳香環基,該取代基為芳烷基。
[11] 如[10]所述的銥錯合物化合物,其由下述式(3)所表示。
[12] 如[1]~[10]中任一項所述的銥錯合物化合物,其中式(2)、式(5)或式(6)中的取代基R13
、R17
、R18
及R22
中至少一個以上為經取代的芳香環基,該取代基為芳烷基。
[13] 如[12]所述的銥錯合物化合物,其由下述式(4)所表示。
式(4)中的波浪線表示為旋轉異構物的混合物。
[發明的效果]
根據本發明,可提供縮小發光光譜的半寬度、在溶媒中的溶解度高、發光效率亦具有與以往同等以上的性能,而且發光極大波長不過長、適合作為紅色發光材料的銥錯合物化合物。
以下,詳細地說明本發明的實施形態,但本發明並不限定於以下的實施形態,可在其主旨的範圍內進行各種變形來實施。
本說明書中,「芳香環」是指「芳香族烴環」,與含有雜原子作為環構成原子的「雜芳香環」相區別。同樣,「芳香族基」是指「芳香族烴環基」,「雜芳香族基」是指「雜芳香族環基」。
[銥錯合物化合物]
本發明的銥錯合物化合物為下述式(1)、下述式(2)、式(5)或後述的式(6)所表示的化合物。
式(1)中,Ir表示銥原子。Ar1
及Ar2
表示可經取代的芳香環或雜芳香環。R1
~R12
分別獨立地表示氫原子或取代基,彼此相鄰的取代基彼此可進一步鍵結而形成環。
式(5)中,Ir表示銥原子。
R1
~R12
分別獨立地表示氫原子或取代基。
彼此相鄰的R1
~R12
彼此可進一步鍵結而形成環。
R13
~R22
分別獨立地表示氫原子或取代基。
彼此相鄰的R13
~R22
彼此可進一步鍵結而形成環。
X表示雙牙配位子。
m表示1~3的整數。
R13
、R17
、R18
及R22
中至少一個為氫原子以外的取代基。
式(1)所表示的化合物的更佳形態為下述式(2)所表示的化合物。
R1
~R12
與式(1)、式(5)中的R1
~R12
含義相同。
R13
~R22
與式(5)中的R13
~R22
含義相同。
本發明的銥錯合物化合物作為紅色發光材料而言發光極大波長不過長,與現有材料相比顯示出極高的溶劑溶解性,同時顯示出與以往同等程度的發光效率及窄的半寬度的理由可如下般推測。
式(1)、式(2)或式(5)中的芴由於亞甲基的供電子性及剛直地固定化的π共軛平面的影響,具有高的供電子能力。其以提高配位子的最高佔用分子軌域(highest occupied molecular orbital,HOMO),抑制d電子自銥原子流入的方式發揮作用。因此,金屬-配位子電荷轉移躍遷(metal-to-ligand charge-transfer transition,MLCT)性降低,LC性提高。銥原子的參與少的LC性發光因配位子內的遷移,激發態與基態的電偶極矩之差小,故可縮小半寬度。
但是,d軌域的參與變小,因此發光材料的磷光放射速度常數kr變小,結果發光效率降低(參照佐佐木陽一及石谷治編著,錯合物化學選書2 金屬錯合物的光化學,三共出版社(2007年)的第4章)。
藉由製成三價銥中所有三個配位子相同的三環金屬化均聚配位(hemoleptic)錯合物(L3
Ir),可縮小半寬度(式(1)、式(2))。另外,即便同樣為三環金屬化錯合物,亦不會如對銥的配位子不同的雜配位(heteroleptic)錯合物(L1 2
L2
Ir、L1
L2 2
Ir、或L1
L2
L3
Ir)般,不同的配位子彼此相互影響,故就該點而言量子產率有變良好的傾向。另一方面,如上所述,就d軌域的參與變小的方面而言,亦有量子產率降低的一面。
本發明者等人發現,於芴三配位的銥錯合物中,藉由在喹啉環的特定位置導入適當的取代基,可在不損及顯示芴的窄的半寬度該較佳特性的情況下改善量子產率。即發現,藉由於喹啉環的4位及6位同時導入芳香環基,而延長配位子的共軛並降低配位子的最低未佔用分子軌域(lowest unoccupied molecular orbital,LUMO),藉此可增加銥的自d軌域激發的比例,恢復量子產率。
另外,由於向喹啉環的4位及6位導入芳香環基,分子尺寸變大,因此喹啉-芳香環基間可取的立體構型的數量增加。因此,不易引起結晶化,結果亦會使溶解性增加。此處,關於芳香環基向喹啉環部分的導入,認為一個並不充分,重要的是在4位、6位分別設置。
另一方面,即便於如式(1)、式(2)、式(5)的m=3般,三價銥中所有三個配位子相同的三環金屬化均聚配位Ir錯合物的情況下,在同一的三個配位子之間,亦發揮半寬度稍微變寬般的相互作用。因此認為,藉由如式(5)的m=1或2般,將三個配位子內的至少一個配位子作為難以與其他兩個配位子相互作用的配位子,形成雙環金屬化錯合物,可進一步縮小半寬度。
另外,藉由式(2)或式(5)中的R13
、R17
、R18
及R22
中至少一個為氫原子以外的取代基,可在喹啉環與鍵結於喹啉環的苯環之間形成扭轉,縮短共軛長度,提高溶解性,並且可抑制長波長化,形成發光極大波長不過長、適合作為紅色發光材料的化合物。
<Ar1
及Ar2
>
Ar1
及Ar2
表示芳香環或雜芳香環,彼此可相同亦可不同。該些環可進一步具有取代基,其種類與後述的R13
~R22
含義相同。
就溶解性或基於共軛延長的發光極大波長的觀點而言,構成Ar1
或Ar2
的碳數不含取代基的碳數通常為4個~60個,較佳為4個~40個,進而佳為5個~20個。
作為Ar1
或Ar2
的具體例,芳香環中,可列舉:單環的苯環;二環的萘環;三環以上的芴環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯並芘環、䓛環、三伸苯環、螢蒽環等。雜芳香環中,可列舉:含氧原子的呋喃環、苯並呋喃環、二苯並呋喃環;含硫原子的噻吩環、苯並噻吩環、二苯並噻吩環;含氮原子的吡咯環、吡唑環、咪唑環、苯並咪唑環、吲哚環、吲唑環、咔唑環、吲哚並咔唑環、茚並咔唑環、吡啶環、吡嗪環、噠嗪環、嘧啶環、三嗪環、喹啉環、異喹啉環、噌啉環、酞嗪環、喹噁啉環、喹唑啉環、喹唑啉酮環、吖啶環、啡啶環、咔啉環、嘌呤環;包含多種雜原子的噁唑環、噁二唑環、異噁唑環、苯並異噁唑環、噻唑環、苯並噻唑環、異噻唑環、苯並異噻唑環等。
就溶解性或基於共軛延長的發光極大波長的觀點而言,較佳為苯環、萘環、蒽環、菲環、吡啶環、嘧啶環、三嗪環、喹啉環、異喹啉環,進而較佳為苯環、萘環、菲環、吡啶環,最佳為苯環。
>R1
~R12
>
式(1)、式(5)及式(2)中的R1
~R12
表示氫原子或取代基。R1
~R12
分別獨立,且可相同亦可不同。
兩個以上的鄰接的R1
~R12
彼此可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。
於R1
~R12
為氫原子以外的取代基的情況下,對其種類並無特別限定,可考慮目標發光波長的精密控制、與所使用的溶劑的相容性、製成有機電致發光元件時的與主體化合物的相容性等來選擇最佳的取代基。於該些最佳化的研究時,較佳的取代基為以下所述的範圍。
R1
~R12
分別獨立地選自D、F、Cl、Br、I、-N(R')2
、-CN、-NO2
、-OH、-COOR'、-C(=O)R'、-C(=O)NR'、-P(=O)(R')2
、-S(=O)R'、-S(=O)2
R'、-OS(=O)2
R'、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基、或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中。
該烷基、該烷氧基、該烷硫基、該烯基及該炔基可進一步由一個以上的R'取代,該些基中的一個-CH2
-基或者兩個以上的不鄰接的-CH2
-基可取代為-C(-R')=C(-R')-、-C≡C-、-Si(-R')2
、-C(=O)-、-NR'-、-O-、-S-、-CONR'-或二價芳香族基。另外,該些基中的一個以上的氫原子可由D、F、Cl、Br、I或-CN取代。
該芳香族基、該雜芳香族基、該芳氧基、該芳硫基、該芳烷基、該雜芳烷基、該二芳基胺基、該芳基雜芳基胺基及該二雜芳基胺基可分別獨立地進一步由一個以上的R'取代
關於R'將後述。
>R1
~R12
的較佳例>
作為可用作R1
~R12
的碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基的例子,可列舉甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、正戊基、正己基、正辛基、2-乙基己基、異丙基、異丁基、環戊基、環己基、正辛基、降冰片基、金剛烷基等。就耐久性的觀點而言,碳數較佳為1以上,另外,較佳為30以下,更佳為20以下,最佳為12以下。
作為可用作R1
~R12
的碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基的例子,可列舉甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正己氧基、異丙氧基、環己氧基、2-乙氧基乙氧基、2-乙氧基乙氧基乙氧基等。就耐久性的觀點而言,碳數較佳為1以上,另外,較佳為30以下,更佳為20以下,最佳為12以下。
作為可用作R1
~R12
的碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基的例子,可列舉甲硫基、乙硫基、正丙硫基、正丁硫基、正己硫基、異丙硫基、環己硫基、2-甲基丁硫基、正己硫基等。就耐久性的觀點而言,碳數較佳為1以上,另外,較佳為30以下,更佳為20以下,最佳為12以下。
作為可用作R1
~R12
的碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基的例子,可列舉乙烯基、烯丙基、丙烯基、庚烯基、環戊烯基、環己烯基、環辛烯基等。就耐久性的觀點而言,碳數較佳為2以上,另外,較佳為30以下,更佳為20以下,最佳為12以下。
作為可用作R1
~R12
的碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基的例子,可列舉乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基、辛炔基等。就耐久性的觀點而言,碳數較佳為2以上,另外,較佳為30以下,更佳為20以下,最佳為12以下。
可用作R1
~R12
的碳數5以上且60以下的芳香族基及碳數3以上且60以下的雜芳香族基可作為單一的環或縮合環存在,亦可為在一個環上進而有其他種類的芳香族基或雜芳香族基進行鍵結或縮環而形成的基。
作為該些基的例子,可列舉:苯基、萘基、蒽基、苯並蒽基、菲基、苯並菲基、芘基、䓛基、螢蒽基、苝基、苯並芘基、苯並螢蒽基、稠四苯基、稠五苯基、聯苯基、聯三苯基、芴基、螺二芴基、二氫菲基、二氫芘基、四氫芘基、茚並芴基、呋喃基、苯並呋喃基、異苯並呋喃基、二苯並呋喃基、噻吩基、苯並噻吩基、二苯並噻吩基、吡咯基、吲哚基、異吲哚基、咔唑基、苯並咔唑基、吲哚並咔唑基、茚並咔唑基、吡啶基、噌啉基、異噌啉基、吖啶基、啡啶基、吡唑基、吲唑基、咪唑基、苯並咪唑基、萘並咪唑基、菲並咪唑基、吡啶咪唑基、噁唑基、苯並噁唑基、萘並噁唑基、噻唑基、苯並噻唑基、嘧啶基、苯並嘧啶基、噠嗪基、喹噁啉基、二氮雜蒽基、二氮雜芘基、吡嗪基、啡噁嗪基、啡噻嗪基、萘啶基、氮雜咔唑基、苯並咔啉基、啡啉基、三嗪基、2,6-二苯基-1,3,5-三嗪-4-基等。
就溶解性與耐久性的平衡的觀點而言,該些基的碳數較佳為5以上,另外,較佳為50以下,更佳為40以下,最佳為30以下。
作為芳香族烴基較佳者為苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基、䓛基、聯苯基、聯三苯基、芴基、螺二芴基、茚並芴基,進而佳為苯基、萘基、聯苯基、聯三苯基、芴基、茚並芴基。
作為雜芳香族基較佳者為呋喃基、苯並呋喃基、異苯並呋喃基、二苯並呋喃基、噻吩基、苯並噻吩基、二苯並噻吩基、吡咯基、吲哚基、異吲哚基、咔唑基、苯並咔唑基、吲哚並咔唑基、茚並咔唑基、吡啶基、噌啉基、異噌啉基、吖啶基、啡啶基、啡噻嗪基、啡噁嗪基、吡唑基、吲唑基、咪唑基、苯並咪唑基、萘並咪唑基、吡啶咪唑基、噁唑基、苯並噁唑基、萘並噁唑基、噻唑基、苯並噻唑基、嘧啶基、苯並嘧啶基、噠嗪基、喹噁啉基、二氮雜蒽基、二氮雜芘基、吡嗪基、萘啶基、氮雜咔唑基、苯並咔啉基、啡啉基、三嗪基、2,6-二苯基-1,3,5-三嗪-4-基,進而佳為二苯並呋喃基、二苯並噻吩基、咔唑基、苯並咔唑基、吲哚並咔唑基、茚並咔唑基、吡啶基、噌啉基、異噌啉基、吖啶基、啡噻嗪基、啡噁嗪基、吡唑基、吲唑基、苯並咪唑基、吡啶咪唑基、苯並噁唑基、苯並噻唑基、嘧啶基、苯並嘧啶基、噠嗪基、喹噁啉基、吡嗪基、萘啶基、三嗪基、2,6-二苯基-1,3,5-三嗪-4-基。
作為可用作R1
~R12
的碳數5以上且40以下的芳氧基的例子,可列舉苯氧基、甲基苯氧基、萘氧基、甲氧基苯氧基等。就溶解性與耐久性的平衡的觀點而言,該些芳氧基的碳數較佳為5以上,另外,較佳為30以下,更佳為25以下,最佳為20以下。
作為可用作R1
~R12
的碳數5以上且40以下的芳硫基的例子,可列舉苯硫基、甲基苯硫基、萘硫基、甲氧基苯硫基等。就溶解性與耐久性的平衡的觀點而言,該些芳硫基的碳數較佳為5以上,另外,較佳為30以下,更佳為25以下,最佳為20以下。
作為可用作R1
~R12
的碳數5以上且60以下的芳烷基的例子,可列舉1,1-二甲基-1-苯基甲基、1,1-二(正丁基)-1-苯基甲基、1,1-二(正己基)-1-苯基甲基、1,1-二(正辛基)-1-苯基甲基、苯基甲基、苯基乙基、3-苯基-1-丙基、4-苯基-1-正丁基、1-甲基-1-苯基乙基、5-苯基-1-正丙基、6-苯基-1-正己基、6-萘基-1-正己基、7-苯基-1-正庚基、8-苯基-1-正辛基、4-苯基環己基等。就溶解性與耐久性的平衡的觀點而言,該些芳烷基的碳數較佳為5以上,另外,更佳為40以下。
作為可用作R1
~R12
的碳數5以上且60以下的雜芳烷基的例子,可列舉:1,1-二甲基-1-(2-吡啶基)甲基、1,1-二(正己基)-1-(2-吡啶基)甲基、(2-吡啶基)甲基、(2-吡啶基)乙基、3-(2-吡啶基)-1-丙基、4-(2-吡啶基)-1-正丁基、1-甲基-1-(2-吡啶基)乙基、5-(2-吡啶基)-1-正丙基、6-(2-吡啶基)-1-正己基、6-(2-嘧啶基)-1-正己基、6-(2,6-二苯基-1,3,5-三嗪-4-基)-1-正己基、7-(2-吡啶基)-1-正庚基、8-(2-吡啶基)-1-正辛基、4-(2-吡啶基)環己基等。就溶解性與耐久性的平衡的觀點而言,該些雜芳烷基的碳數較佳為5以上,另外,較佳為50以下,更佳為40以下,最佳為30以下。
作為可用作R1
~R12
的碳數10以上且40以下的二芳基胺基的例子,可列舉二苯基胺基、苯基(萘基)胺基、二(聯苯基)胺基、二(對聯三苯基)胺基等。就溶解性與耐久性的平衡的觀點而言,該些二芳基胺基的碳數較佳為10以上,另外,較佳為36以下,更佳為30以下,最佳為25以下。
作為可用作R1
~R12
的碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基的例子,可列舉苯基(2-吡啶基)胺基、苯基(2,6-二苯基-1,3,5-三嗪-4-基)胺基等。就溶解性與耐久性的平衡的觀點而言,該些芳基雜芳基胺基的碳數較佳為10以上,另外,較佳為36以下,更佳為30以下,最佳為25以下。
作為可用作R1
~R12
的碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基,可列舉二(2-吡啶基)胺基、二(2,6-二苯基-1,3,5-三嗪-4-基)胺基等。就溶解性與耐久性的平衡的觀點而言,該些二雜芳基胺基的碳數較佳為10以上,另外,較佳為36以下,更佳為30以下,最佳為25以下。
作為R1
~R12
,特別是就不損及有機電致發光元件的作為發光材料的耐久性的觀點而言,分別獨立地較佳為氫原子、F、-CN、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的芳香族基或碳數5以上且60以下的雜芳香族基,特佳為氫原子、F、-CN、烷基、芳烷基、芳香族基或雜芳香族基,最佳為氫原子、F、-CN、烷基、芳香族基、雜芳香族基。
式(1)、式(2)中的兩個以上的鄰接的R1
~R12
彼此可相互鍵結而形成環,但若縮環結構變大則配位子的剛直性過度增加,有時會損及溶解性,因此亦可不形成縮環結構。
式(5)中的兩個以上的鄰接的R1
~R12
彼此可相互鍵結而形成環,特別是選自R1
~R10
中的兩個以上的鄰接的取代基、或者R11
與R12
可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。但是,若縮環結構變大則配位子的剛直性過度增加,有時會損及溶解性,因此亦可不形成縮環結構。
<R'>
R'分別獨立地選自氫原子、D、F、Cl、Br、I、-N(R'')2
、-CN、-NO2
、-Si(R'')3
、-B(OR'')2
、-C(=O)R''、-P(=O)(R'')2
、-S(=O)2
R''、-OSO2
R''、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中。
該烷基、該烷氧基、該烷硫基、該烯基及該炔基可進一步由一個以上的R''取代,該些基中的一個-CH2
-基或者兩個以上的不鄰接的-CH2
-基可取代為-C(-R'')=C(-R'')-、-C≡C、-Si(-R'')2
-、-C(=O)-、-NR''-、-O-、-S-、-CONR''-或二價芳香族基。另外,該些基中的一個以上的氫原子可由D、F、Cl、Br、I或-CN取代。
該芳香族基、該雜芳香族基、該芳氧基、該芳硫基、該芳烷基、該雜芳烷基、該二芳基胺基、該芳基雜芳基胺基及該二雜芳基胺基可進一步由一個以上的R''取代。
兩個以上的鄰接的R'可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。R'可相互鍵結而形成環,但若縮環結構變大則配位子的剛直性過度增加,有時會損及溶解性,因此亦可不形成縮環結構。
可用作R'的所述基的例子均與所述R1
~R12
的項的記載含義相同。即,對於可用作R'的各個基,可應用所述R1
~R12
的項中敘述的相同結構的取代基的例子及較佳的範圍。
<R''>
R''分別獨立地選自氫原子、D、F、-CN、碳數1以上且20以下的脂肪族烴基、碳數3以上且20以下的芳香族基或碳數1以上且20以下的雜芳香族基中。
兩個以上的鄰接的R''可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。但是,若R''相互鍵結形成環而縮環結構變大,則配位子的剛直性過度增加,有時會損及溶解性,因此亦可不形成縮環結構。
<R''的較佳例>
作為可用作R''的碳數1以上且20以下的脂肪族烴基,例如可使用R1
~R12
的項中有記載的直鏈、分支或環狀烷基中碳數1以上且20以下的基,較佳的範圍亦同樣。
作為可用作R''的碳數3以上且20以下的芳香族基,例如可使用R1
~R12
的項中有記載的芳香族基中碳數3以上且20以下的基,較佳的範圍亦同樣。
作為可用作R''的碳數1以上且20以下的雜芳香族基,例如可使用R1
~R12
的項中有記載的雜芳香族基中碳數1以上且20以下的基,較佳的範圍亦同樣。
<R13
~R22
>
R13
~R22
表示氫原子或取代基。於R13
~R22
為取代基的情況下,取代基的種類及其較佳的範圍與所述R'同樣。即,R13
~R22
分別獨立地與R'同樣。
與R'同樣地,兩個以上的鄰接的R13
~R22
可相互鍵結而形成環。該情況下,顯然兩個以上的鄰接的取代基可相互鍵結而形成環的是選自R13
~R17
中的兩個以上的鄰接的取代彼此、或者選自R18
~R22
中的兩個以上的鄰接的取代基彼此。若縮環結構變大則配位子的剛直性過度增加,有時會損及溶解性,因此亦可不形成縮環結構。
式(1)、式(2)中的三個配位子可相同,亦可不同。
<較佳的Ar1
、Ar2
、R1
~R4
、R13
~R22
的樣態>
為了在不對發光效率或半寬度帶來不良影響的情況下提高溶解性,進而較佳的樣態為在式(1)中的Ar1
、Ar2
或式(1)、式(2)、式(5)中的構成R1
~R4
的原子團中,存在至少一個碳數4~30的直鏈、分支或環狀的烷基、或者碳數5~30的芳烷基。特佳為至少一個以上的該些基至少包含於Ar1
、Ar2
的任一個以上中。藉由設置該些基,可提高在溶媒中的溶解度。另外,藉由在R1
~R4
中設置該些基,可在防止芴側氧化而妨礙電子進入從而量子產量降低的同時,提高在溶媒中的溶解度。
進而,為了提高溶解性以及抑制發光極大波長的長波長化,較佳為式(5)的R13
、R17
、R18
及R22
中的至少一個以上為並非氫原子的取代基。
式(2)、式(5)中,為了在不對發光效率或半寬度帶來不良影響的情況下提高溶解性,且抑制因取代基導入而對發光極大波長的影響,進而佳的樣態為R13
、R17
、R18
及R22
中至少一個以上為可具有碳數1~4的烷基或取代基的芳香環基。根據R13
、R17
、R18
及R22
的定義,該情況下的可具有取代基的芳香環基為可由R''取代的碳數5以上且60以下的芳香族基。藉由根據需要導入該些基,可提高溶解性,進而,由於喹啉環與該具有取代基的芳香環的鍵扭轉,因此芴、喹啉的共軛不會較設置於喹啉的4位與6位的芳香族先延伸,藉此能夠縮短共軛長度而防止必要以上的長波長化。
式(5)中,特佳為R18
及R22
中至少一個以上為碳數1~4的烷基或可具有取代基的芳香環基。
於式(2)、式(5)中的取代基R1
~R4
及R13
~R22
的至少一個為碳數4~30的烷基或碳數5~30的芳烷基的結構中,認為可在不對芴造成電子影響的情況下提高在溶媒中的溶解性,因而較佳。
於式(2)、式(5)中的取代基R13
、R17
、R18
及R22
中至少一個以上為烷基等取代基的結構中,在鍵結於喹啉環的苯環、與喹啉環之間產生立體阻礙,鍵扭轉,因此可停止共軛,抑制必要以上的長波長化,結果認為可提高量子產率(已知於波長長的情況下,量子產率隨能隙側而降低,波長短者量子產率變高)。作為取代基,特佳為碳數1~4的烷基或可具有取代基的芳香環基。
進而,式(2)、式(5)或式(6)中的取代基R18
及R22
均較佳為碳數1~4的烷基。藉由取代基R18
及R22
均為碳數1~4的烷基,可在喹啉環與鍵結於喹啉環的苯環之間形成充分的扭轉,可更充分地抑制長波長化。
進而,藉由式(2)、式(5)中的取代基R14
、R15
、R16
、R19
、R20
及R21
中至少一個以上為烷基、可具有取代基的芳香環基或芳烷基,而具有R13
、R17
、R18
及R22
中至少一個以上藉由具有烷基等取代基而扭轉的尖端,即,與喹啉環扭轉鍵結的苯環提高在溶媒中的溶解性的結構,因此可防止必要以上的長波長化,提高PL產率,並且提高在溶媒中的溶解性,因而較佳。特佳的是經取代的芳香環基,該取代基進而佳為芳烷基。形成該結構的情況為:R14
、R15
及R16
中至少一個以上為烷基、可具有取代基的芳香環基或芳烷基,且R13
及R17
中至少一個以上具有烷基等取代基;或者R19
、R20
及R21
中至少一個以上為烷基、可具有取代基的芳香環基或芳烷基,且R18
及R22
中至少一個以上具有烷基等取代基。
另外,對式(2)、式(5)中的取代基R13
、R17
、R18
及R22
的烷基等取代基,芳香環基或芳烷基可進一步取代。如此,可在相同的取代基內設置產生扭轉的取代基及提高溶解度的結構。
<具體例>
以下,關於式(1)、式(2)、式(5)的m=3的情況,示出後述的實施例中所示以外的本發明的銥錯合物化合物的較佳具體例。本發明的銥錯合物化合物並不限定於以下的例示化合物。
以下示出更佳的樣態的具體例。
以下示出進而佳的樣態的具體例。
就改善量子產率及抑制長波長化的觀點而言,作為具體例而示出的所述化合物中,特佳為相當於R13
、R17
、R18
及R22
的基中的至少一個為氫原子以外的取代基的化合物。
作為本發明的銥錯合物化合物,特佳為下述式(3)所表示的化合物。
另外,作為本發明的銥錯合物化合物,較佳為下述式(4)所表示的化合物。
式(4)中波浪線表示為旋轉異構物的混合物。
[式(5)、式(6)所表示的銥錯合物化合物]
式(5)所表示的銥錯合物化合物的較佳形態是X由下述式(6a)所表示的下述式(6)所表示的化合物。
式(6)中,R1
~R22
、m與式(5)中含義相同。
式(6)、式(6a)中,R23
及R25
分別獨立地選自-N(R')2
、-COOR'、-C(=O)R'、-C(=O)NR'、-P(=O)(R')2
、-S(=O)R'、-S(=O)2
R'、-OS(=O)2
R'、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基、或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中。
R24
選自氫原子、D、-N(R')2
、-COOR'-、-C(=O)R'、-C(=O)NR'、-P(=O)(R')2
、-S(=O)R'、-S(=O)2
R'、-OS(=O)2
R'、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基、或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中。
兩個以上的鄰接的R23
~R25
可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。
該烷基、該烷氧基、該烷硫基、該烯基及該炔基可進一步由一個以上的R'取代,該些基中的一個-CH2
-基或者兩個以上的不鄰接的-CH2
-基可取代為-C(-R')=C(-R')-、-C≡C-、-Si(-R')2
、-C(=O)-、-NR'-、-O-、-S-、-CONR'-或二價芳香族基。另外,該些基中的一個以上的氫原子可由D、F、Cl、Br、I或-CN取代。
該芳香族基、該雜芳香族基、該芳氧基、該芳硫基、該芳烷基、該雜芳烷基、該二芳基胺基、該芳基雜芳基胺基及該二雜芳基胺基可分別獨立地進一步由一個以上的R'取代。
R23
~R25
具有R'時的R'與式(5)中的R'同樣。
本發明中,就縮小半寬度而言,更佳為僅將三個配位子中的一個設為式(6a)所表示的配位子,即式(6)中m=2。
<R23
、R25
>
R23
、R25
與式(5)中的R23
、R25
同樣,具有R''時的R''與式(5)中的R''同樣。
R23
、R25
中的所述基的具體例、較佳的範圍、較佳的實施方式與式(5)的R1
~R12
的項中所示的具體例、較佳的範圍、較佳的實施方式同樣。
作為R23
、R25
,就耐久性的觀點而言,分別獨立地較佳為所述烷基、所述芳香族基雜芳香族基、所述芳烷基或所述雜芳烷基,更佳為所述烷基或所述芳烷基。
<R24
>
關於R24
中的所述基的具體例、較佳的範圍、較佳的實施方式,與式(5)的R1
~R12
的項中所示的具體例、較佳的範圍、較佳的實施方式同樣。
作為R24
,就耐久性的觀點而言,分別獨立地較佳為所述氫原子、所述烷基、所述芳香族基雜芳香族基、所述芳烷基或所述雜芳烷基,更佳為所述氫原子或所述烷基。
式(6)中的兩個以上的鄰接的R23
~R25
可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。
於R23
~R25
相互鍵結而形成縮合環的情況下,作為該縮合環,例如可列舉六氫-1,8(2H,5H)萘二酮、1,3-環癸烷二酮般的脂肪族環或其縮合環、2-乙醯基-3,4-二氫-1(2H)-萘酮般的芳香族與脂肪族的縮合環。
就耐久性的觀點而言,較佳為脂肪族縮合環。
式(5)、式(6)中的m為1~3的整數,就耐久性的觀點而言較佳為2~3。
式(5)或式(6)中,選自R1
~R10
中的兩個以上的鄰接的取代基、選自R11
與R12
、R13
~R17
中的兩個以上的鄰接的取代基、或選自R18
~R22
中的兩個以上的鄰接的取代基可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。但是,若縮環結構變大則配位子的剛直性過度增加,有時會損及溶解性,因此亦可不形成縮環結構。
式(5)、式(6)中,m為2以上的情況下,具有R1 ~ 12
、R13 ~ 22
的配位子分別可相同亦可不同。
式(5)、式(6)中,m為1的情況下,式(5)中的兩個配位子X、式(6)中的兩個配位子(-OC(R23
)=C(R24
)C(R25
)=O-)可相同亦可不同。
式(5)中,m=3的情況下,式(5)所表示的銥錯合物化合物實質上與式(2)所表示的銥錯合物化合物相同。
<式(5)、式(6)所表示的銥錯合物化合物的具體例>
以下,示出後述的實施例中所示以外的式(5)、式(6)所表示的本發明的銥錯合物化合物的較佳的具體例。本發明的銥錯合物化合物並不限定於以下的例示化合物。
<發光極大波長>
本發明的銥錯合物可使發光波長適度地成為長波長。作為表示發光波長的長度的指標,按照以下所示的順序測定的最大發光波長較佳為615 nm以上,進而佳為620 nm以上。另外,較佳為650 nm以下,更佳為640 nm以下,進而佳為635 nm以下。藉由為該些範圍,有可顯現出適合作為有機電致發光元件的紅色發光材料的較佳顏色的傾向。
(最大發光波長的測定方法)
常溫下,對在2-甲基四氫呋喃中以濃度1×10-4
mol/L以下溶解有該銥錯合物化合物的溶液,利用分光光度計(濱松光子(Hamamatsu Photonics)公司製造的有機EL量子產率測定裝置C9920-02)測定磷光光譜。將表示所得的磷光光譜強度的最大值的波長視作本發明的最大發光波長,即發光極大波長。
<銥錯合物化合物的合成方法>
>配位子的合成方法>
本發明的銥錯合物化合物的配位子可藉由已知的方法的組合等來合成。芴環例如可藉由使用在芴環的2-位具有溴、-B(OH)2
基、乙醯基或者羧基的化合物作為原料而容易地導入。芴-喹啉配位子的合成可藉由使該些原料進一步與鹵化喹啉類進行鈴木-宮浦偶合反應、或者與2-甲醯基或醯基苯胺類或相互位於鄰位的醯基-胺基吡啶類等進行弗里德侖德(Friedlaender)環化反應(化學評論(Chem. Rev.)2009,109,2562或有機反應(Organic Reaction),28(2),37-201)等已知的反應進行合成。
>銥錯合物化合物的合成方法>
本發明的銥錯合物化合物可藉由已知的方法的組合等來合成。以下進行詳細說明。
關於銥錯合物化合物的合成方法,可例示:為了容易理解,使用苯基吡啶配位子作為例子的經由下述式[A]所示般的氯交聯銥雙核錯合物的方法(M. G. Colombo,T. C. Brunold,T. Riedener,H. U. Gudel,無機化學(Inorg. Chem.)1994,33,545-550);自下述式[B]雙核錯合物進一步將氯交聯與乙醯丙酮交換,轉化為單核錯合物後獲得目標物的方法(S. Lamansky,P. Djurovich,D. Murphy,F. Abdel-Razzaq,R. Kwong,I. Tsyba,M. Borz,B. Mui,R. Bau,M. Thompson,無機化學(Inorg. Chem.),2001,40,1704-1711)等,但不限定於該些。
例如,下述式[A]所表示的典型的反應的條件如下。作為第一階段,藉由配位子2當量與氯化銥n水合物1當量的反應而合成氯交聯銥雙核錯合物。溶媒通常使用2-乙氧基乙醇與水的混合溶媒,但亦可使用無溶媒或其他溶媒。亦可過量使用配位子,或者使用鹼等添加劑來促進反應。亦可使用溴等其他交聯性陰離子配位子來代替氯。
對反應溫度並無特別限制,通常較佳為0℃以上,更佳為50℃以上,且較佳為250℃以下,更佳為150℃以下。藉由為該溫度範圍,可不伴隨副產物及分解反應而僅進行目標反應,有獲得高選擇性的傾向。
第二階段中,藉由添加三氟甲磺酸銀般的鹵素離子捕捉劑,使其與新添加的配位子接觸,獲得目標錯合物。溶媒通常使用乙氧基乙醇或二甘二甲醚(diglyme)。根據配位子的種類,可使用無溶媒或其他溶媒,亦可混合使用多種溶媒。即便不添加鹵素離子捕捉劑,有時反應亦會進行,故未必一定需要。為了提高反應產率,選擇性地合成量子產率更高的面式異構物(facial isomer),該捕捉劑的添加有利。對反應溫度並無特別限制,通常以0℃~250℃的範圍進行。
對下述式[B]所表示的典型的反應條件進行說明。第一階段的雙核錯合物可與式[A]同樣地合成。第二階段藉由使該雙核錯合物與1當量以上的乙醯丙酮般的1,3-二酮化合物、及1當量以上的碳酸鈉般的可抽出該1,3-二酮化合物的活性氫的鹼性化合物反應,轉化為1,3-二酮配位子進行配位的單核錯合物。通常使用可溶解作為原料的雙核錯合物的乙氧基乙醇或二氯甲烷等溶媒。配位子為液狀的情況下,亦能夠在無溶媒下實施。對反應溫度並無特別限制,通常在0℃~200℃的範圍內進行。
第三階段中,使配位子反應1當量以上。溶媒的種類與量並無特別限制,於配位子在反應溫度下為液狀的情況下亦可為無溶媒。反應溫度亦無特別限制,但由於反應性略有不足,因此大多在100℃~300℃的較高溫度下進行反應。因此,較佳為使用甘油等高沸點的溶媒。
最終反應後,為了除去未反應原料、反應副產物及溶媒而進行精製。精製中可應用通常的有機合成化學中的精製操作。如所述非專利文獻記載般,主要藉由順相的矽膠管柱層析法進行精製。展開液可使用己烷、庚烷、二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、甲苯、甲基乙基酮、甲醇的單一或混合液。精製亦可改變條件進行多次。可根據需要而實施其他層析技術(反相矽膠層析法、尺寸排除層析法、紙層析法)或分液清洗、再沈澱、再結晶、粉體的懸浮清洗、減壓乾燥等精製操作。
<銥錯合物化合物的用途>
本發明的銥錯合物化合物能夠作為有機電致發光元件中使用的材料,即,有機電致發光元件的紅色發光材料較佳地使用。本發明的銥錯合物化合物能夠作為有機電致發光元件、其他發光元件等的發光材料較佳地使用。
[含銥錯合物化合物的組成物]
本發明的銥錯合物化合物由於溶劑溶解性優異,因此較佳為與溶劑一起使用。以下,對本發明的含有銥錯合物化合物及溶劑的組成物(以下有時稱為「本發明的組成物」或「本發明的含銥錯合物化合物的組成物」)進行說明。
本發明的含銥錯合物化合物的組成物含有以上所述的本發明的銥錯合物化合物及溶劑。本發明的含銥錯合物化合物的組成物通常用於利用濕式成膜法形成層或膜,特佳為用於形成有機電致發光元件的有機層。該有機層特佳為發光層。
本發明的含銥錯合物化合物的組成物較佳為有機電致發光元件用組成物,進而特佳為作為發光層形成用組成物使用。
該含銥錯合物化合物的組成物中的本發明的銥錯合物化合物的含量通常為0.001質量%以上,較佳為0.01質量%以上,且通常為99.9質量%以下,較佳為99質量%以下。藉由將組成物中的銥錯合物化合物的含量設為該範圍,可自鄰接的層(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的注入,從而可降低驅動電壓。
本發明的銥錯合物化合物在含銥錯合物化合物的組成物中可僅含有一種,亦可組合含有兩種以上。
於將本發明的含銥錯合物化合物的組成物用於例如有機電致發光元件用途的情況下,除所述銥錯合物化合物或溶劑以外,亦可含有有機電致發光元件、特別是發光層中使用的電荷傳輸性化合物。
於使用本發明的含銥錯合物化合物的組成物來形成有機電致發光元件的發光層的情況下,較佳為含有本發明的銥錯合物化合物作為發光材料,且含有其他電荷傳輸性化合物作為電荷傳輸主體材料。
本發明的含銥錯合物化合物的組成物中所含的溶劑是用於藉由濕式成膜來形成含有銥錯合物化合物的層的具有揮發性的液體成分。
該溶劑中作為溶質的本發明的銥錯合物化合物具有高的溶劑溶解性,因此,只要為後述的電荷傳輸性化合物良好地溶解的有機溶劑,則並無特別限定。作為較佳的溶劑,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、均三甲苯、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(fenchone)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(propylene glycol-1-monomethyl ether acetate,PGMEA)等脂肪族醚類等。
其中較佳為烷烴類或芳香族烴類。特別是苯基環己烷在濕式成膜製程中具有較佳的黏度及沸點。
該些溶劑可單獨使用一種,亦可以任意的組合及比率使用兩種以上。
所使用的溶劑的沸點通常為80℃以上,較佳為100℃以上,更佳為120℃以上,另外,通常為270℃以下,較佳為250℃以下,更佳為沸點230℃以下。若溶劑的沸點低於該範圍,則於濕式成膜時,由於溶劑自組成物中蒸發,成膜穩定性有可能降低。
溶劑的含量於含銥錯合物化合物的組成物中較佳為1質量%以上,更佳為10質量%以上,特佳為50質量%以上,另外,較佳為99.99質量%以下,更佳為99.9質量%以下,特佳為99質量%以下。通常發光層的厚度為3 nm~200 nm左右,但若溶劑的含量低於該下限,則組成物的黏性過高,成膜作業性有可能降低。若溶劑的含量超過該上限,則成膜後除去溶劑而獲得的膜的厚度變得無法獲得,因此有成膜變困難的傾向。
作為本發明的含銥錯合物化合物的組成物中可含有的其他電荷傳輸性化合物,可使用以往使用作有機電致發光元件用材料的化合物。例如可列舉:吡啶、咔唑、萘、苝、芘、蒽、䓛、稠四苯、菲、蔻、螢蒽、苯並菲、芴、乙醯萘並螢蒽、香豆素、對雙(2-苯基乙烯基)苯及該些的衍生物、喹吖啶酮衍生物、DCM(4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(對二甲基胺基苯乙烯基)-4H-吡喃(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran))系化合物、苯並吡喃衍生物、玫瑰紅衍生物、苯並噻噸衍生物、氮雜苯並噻噸、芳基胺基經取代的縮合芳香環化合物、芳基胺基經取代的苯乙烯基衍生物等。
該些可單獨使用一種,亦可以任意的組合及比率使用兩種以上。
相對於含銥錯合物化合物的組成物中的本發明的銥錯合物化合物1質量份,含銥錯合物化合物的組成物中的其他電荷傳輸性化合物的含量通常為1000質量份以下,較佳為100質量份以下,進而佳為50質量份以下,且通常為0.01質量份以上,較佳為0.1質量份以上,進而佳為1質量份以上。
於本發明的含銥錯合物化合物的組成物中,根據需要,除所述化合物等以外,亦可更含有其他化合物。例如,除所述溶劑以外,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。該些可單獨使用一種,另外亦可以任意的組合及比率使用兩種以上。
[有機電致發光元件]
可使用本發明的銥錯合物化合物來製造有機電致發光元件(以下有時稱為「本發明的有機電致發光元件」)。以下,對含有本發明的銥錯合物化合物的本發明的有機電致發光元件進行說明。
本發明的有機電致發光元件較佳為在基板上至少具有陽極、陰極以及所述陽極與所述陰極之間的至少一層的有機層,且所述有機層中至少一層含有本發明的銥錯合物化合物。所述有機層包括發光層。
含有本發明的銥錯合物的有機層更佳為使用本發明的組成物而形成的層,進而佳為藉由濕式成膜法而形成的層。藉由所述濕式成膜法而形成的層較佳為該發光層。
本發明中所謂濕式成膜法,是指採用例如旋塗法、浸塗法、模塗法、棒塗法、刮塗法、輥塗法、噴塗法、毛細管塗佈法、噴墨法、噴嘴印刷法、網版印刷法、凹版印刷法、柔版印刷法等以濕式來成膜的方法作為成膜方法即塗佈方法,並使藉由該些方法而成膜的膜乾燥來進行膜形成的方法。
圖1是表示本發明的有機電致發光元件10的較佳結構例的剖面的示意圖。圖1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。
適用於該些結構的材料可應用公知的材料,並無特別限制。以下記載關於各層的代表性材料及製法作為一例。另外,於引用公報或論文等的情況下,可在所屬技術領域中具有通常知識者的常識範圍內適當應用相應內容。
<基板1>
基板1為有機電場發光元件的支撐體,通常使用石英或玻璃的板、金屬板或金屬箔、塑膠膜或片材等。該些中,較佳為玻璃板、或聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚碸等透明的合成樹脂的板。就不易發生外部氣體引起的有機電場發光元件的劣化的方面而言,基板1較佳為採用阻氣性高的材質。因此,尤其是在使用合成樹脂製的基板等般阻氣性低的材質的情況下,較佳為在基板1的至少單面設置緻密的矽氧化膜等來提高阻氣性。
<陽極2>
陽極2承擔對發光層側的層注入電洞的功能。陽極2通常包含:鋁、金、銀、鎳、鈀、鉑等金屬;銦及/或錫的氧化物等金屬氧化物;碘化銅等鹵化金屬;碳黑或者聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺等導電性高分子等。
陽極2的形成通常大多藉由濺鍍法、真空蒸鍍法等乾式法來進行。於使用銀等金屬微粒子、碘化銅等微粒子、碳黑、導電性的金屬氧化物微粒子、導電性高分子微粉末等來形成陽極2的情況下,亦可藉由分散於適當的黏合劑樹脂溶液並塗佈至基板上來形成。於導電性高分子的情況下,亦可藉由電解聚合直接在基板上形成薄膜、或在基板上塗佈導電性高分子來形成陽極2(應用物理快訊(Appl. Phys. Lett.),60卷,2711頁,1992年)。
陽極2通常為單層結構,但亦可適當採用積層結構。於陽極2為積層結構的情況下,亦可在第一層的陽極上積層不同的導電材料。
陽極2的厚度根據所需的透明性及材質等來決定即可。特別是於需要高的透明性的情況下,較佳為使可見光的透射率成為60%以上的厚度,進而佳為成為80%以上的厚度。陽極2的厚度較佳為設為通常為5 nm以上、較佳為10 nm以上,另外通常為1000 nm以下、較佳為500 nm以下。
於不需要透明性的情況下,陽極2的厚度根據所需的強度等設為任意的厚度即可。於該情況下,陽極2亦可與基板1為相同的厚度。
於在陽極2的表面進行成膜的情況下,較佳為在成膜前預先實施紫外線+臭氧、氧電漿、氬電漿等處理,藉此除去陽極上的雜質並且調整其離子化電位而使電洞注入性提升。
<電洞注入層3>
承擔自陽極2側向發光層5側傳輸電洞的功能的層通常被稱為電洞注入傳輸層或電洞傳輸層。於承擔自陽極2側向發光層5側傳輸電洞的功能的層存在兩層以上的情況下,有時將更靠近陽極2側的層稱為電洞注入層3。就強化自陽極2側向發光層5側傳輸電洞的功能的方面而言,較佳為使用電洞注入層3。於使用電洞注入層3的情況下,通常電洞注入層3形成於陽極2上。
電洞注入層3的膜厚通常為1 nm以上,較佳為5 nm以上,另外,通常為1000 nm以下,較佳為500 nm以下。
電洞注入層3的形成方法可為真空蒸鍍法,亦可為濕式成膜法。就成膜性優異的方面而言,較佳為藉由濕式成膜法來形成。
電洞注入層3較佳為包含電洞傳輸性化合物,更佳為包含電洞傳輸性化合物及受電子性化合物。進而,較佳為在電洞注入層3中包含陽離子自由基化合物,特佳為包含陽離子自由基化合物及電洞傳輸性化合物。
(電洞傳輸性化合物)
電洞注入層形成用組成物通常含有成為電洞注入層3的電洞傳輸性化合物。於濕式成膜法的情況下,電洞注入層形成用組成物通常亦更含有溶劑。電洞注入層形成用組成物中的電洞傳輸性化合物較佳為電洞傳輸性高,可效率良好地傳輸所注入的電洞。因此,較佳為電洞遷移率大,製造時或使用時等不易產生成為陷阱的雜質。另外,較佳為穩定性優異、離子化電位小、對可見光的透明性高。特別是於電洞注入層3與發光層5相接的情況下,較佳為不對來自發光層5的發光進行消光者或與發光層5形成激發錯合體(exciplex)而不會使發光效率降低者。
作為電洞傳輸性化合物,就自陽極2向電洞注入層3的電荷注入阻礙的觀點而言,較佳為具有4.5 eV~6.0 eV的離子化電位的化合物。作為電洞傳輸性化合物的例子,可列舉芳香族胺系化合物、酞青系化合物、卟啉系化合物、低聚噻吩系化合物、聚噻吩系化合物、苄基苯基系化合物、以芴基將三級胺連結而成的化合物、腙系化合物、矽氮烷系化合物、喹吖啶酮系化合物等。
所述例示化合物中,就非晶質性及可見光透射性的方面而言,較佳為芳香族胺化合物,特佳為芳香族三級胺化合物。所謂芳香族三級胺化合物,亦包含具有芳香族三級胺結構且具有源自芳香族三級胺的基的化合物。
芳香族三級胺化合物的種類並無特別限制,就藉由表面平滑化效果而容易獲得均勻的發光的方面而言,較佳為使用重量平均分子量為1000以上且1000000以下的高分子化合物(重複單元相連的聚合型化合物)。作為芳香族三級胺高分子化合物的較佳例,可列舉具有下述式(I)所表示的重複單元的高分子化合物等。
式(I)中,Ar1
及Ar2
分別獨立地表示可具有取代基的芳香族基或可具有取代基的雜芳香族基。Ar3
~Ar5
分別獨立地表示可具有取代基的芳香族基或可具有取代基的雜芳香族基。Q表示選自下述的連結基群組中的連結基。Ar1
~Ar5
中,與同一N原子鍵結的兩個基可相互鍵結而形成環。
以下示出連結基。
所述各式中,Ar6
~Ar16
分別獨立地表示可具有取代基的芳香族基或可具有取代基的雜芳香族基。Ra
~Rb
分別獨立地表示氫原子或任意的取代基。
作為Ar1
~Ar16
的芳香族基及雜芳香族基,就高分子化合物的溶解性、耐熱性、電洞注入傳輸性的觀點而言,較佳為源自苯環、萘環、菲環、噻吩環、吡啶環的基,進而佳為源自苯環、萘環的基。
作為具有式(I)所表示的重複單元的芳香族三級胺高分子化合物的具體例,可列舉國際公開第2005/089024號中記載的化合物等。
(受電子性化合物)
於電洞注入層3中較佳為含有受電子性化合物,以便可藉由電洞傳輸性化合物的氧化來提升電洞注入層3的導電率。
作為受電子性化合物,較佳為具有氧化能力且具有自所述電洞傳輸性化合物接受單電子的能力的化合物。作為受電子性化合物,具體而言較佳為電子親和力為4 eV以上的化合物,更佳為電子親和力為5 eV以上的化合物。
作為此種受電子性化合物,例如可列舉選自由三芳基硼化合物、鹵化金屬、路易斯酸、有機酸、鎓鹽、芳基胺與鹵化金屬的鹽、芳基胺與路易斯酸的鹽所組成的群組中的一種或兩種以上的化合物等。具體而言,可列舉:4-異丙基-4'-甲基二苯基錪四(五氟苯基)硼酸鹽、三苯基鋶四氟硼酸鹽等有機基進行了取代的鎓鹽(國際公開第2005/089024號);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的無機化合物;四氰基乙烯等氰基化合物;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;富勒烯衍生物及碘等。
(陽離子自由基化合物)
作為陽離子自由基化合物,較佳為包含作為自電洞傳輸性化合物去除了一個電子的化學種的陽離子自由基、及抗衡陰離子的離子化合物。其中,於陽離子自由基源自電洞傳輸性的高分子化合物的情況下,陽離子自由基成為自高分子化合物的重複單元去除了一個電子的結構。
作為陽離子自由基,較佳為自上文中作為電洞傳輸性化合物而敘述的化合物去除了一個電子的化學種。就非晶質性、可見光的透射率、耐熱性及溶解性等方面而言,較佳為自作為電洞傳輸性化合物而較佳的化合物去除了一個電子的化學種。
陽離子自由基化合物可藉由混合上述電洞傳輸性化合物與受電子性化合物來生成。即,藉由混合上述電洞傳輸性化合物與受電子性化合物,而發生自電洞傳輸性化合物向受電子性化合物的電子移動,生成包含電洞傳輸性化合物的陽離子自由基與抗衡陰離子的陽離子離子化合物。
PEDOT/PSS(先進材料(Adv. Mater.),2000年,12卷,481頁)或苯胺綠(emeraldine)鹽酸鹽(物理化學雜誌(J. Phys. Chem.),1990年,94卷,7716頁)等源自高分子化合物的陽離子自由基化合物亦可藉由氧化聚合(脫氫聚合)來生成。
此處所提及的氧化聚合是將單體在酸性溶液中,使用過氧二硫酸鹽等化學性地或電氣化學性地氧化。於該氧化聚合(脫氫聚合)的情況下,將單體藉由氧化而高分子化,並且生成將源自酸性溶液的陰離子作為抗衡陰離子的、自高分子的重複單元去除了一個電子的陽離子自由基。
(利用濕式成膜法的電洞注入層3的形成)
於藉由濕式成膜法來形成電洞注入層3的情況下,通常將形成電洞注入層3的材料與可溶的溶劑(電洞注入層用溶劑)混合來製備成膜用的組成物(電洞注入層形成用組成物),將此電子注入層形成用組成物藉由濕式成膜法成膜於相當於電洞注入層3的下層的層(通常為陽極2)上,並使其乾燥,藉此來形成。成膜的膜的乾燥可與利用濕式成膜法的發光層5的形成中的乾燥方法同樣地進行。
只要不明顯損及本發明的效果,則電洞注入層形成用組成物中的電洞傳輸性化合物的濃度為任意,就膜厚的均勻性的方面而言,較佳為低,另一方面,就電洞注入層3中不易產生缺陷的方面而言,較佳為高。具體而言,電洞注入層形成用組成物中的電洞傳輸性化合物的濃度較佳為0.01質量%以上,進而佳為0.1質量%以上,特佳為0.5質量%以上,另外,較佳為70質量%以下,進而佳為60質量%以下,特佳為50質量%以下。
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)等脂肪族醚及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、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。
該些之外,亦可使用二甲基亞碸等。
利用濕式成膜法的電洞注入層3的形成通常是藉由在製備電洞注入層形成用組成物後,將其塗佈成膜至相當於電洞注入層3的下層的層(通常為陽極2)上並進行乾燥來進行。電洞注入層3通常是在成膜後藉由加熱或減壓乾燥等來使塗佈膜乾燥。
(利用真空蒸鍍法的電洞注入層3的形成)
於藉由真空蒸鍍法來形成電洞注入層3的情況下,通常將電洞注入層3的構成材料(前述的電洞傳輸性化合物、受電子性化合物等)的一種或兩種以上放入設置於真空容器內的坩堝中(於使用兩種以上的材料的情況下,通常分別放入不同的坩堝中),利用真空泵將真空容器內排氣至10-4
Pa左右後,加熱坩堝(於使用兩種以上的材料的情況下,通常對各個坩堝進行加熱),一邊控制坩堝內的材料的蒸發量一邊使其蒸發(於使用兩種以上的材料的情況下,通常分別獨立地一邊控制蒸發量一邊使其蒸發),使電洞注入層3形成於面向坩堝放置的基板上的陽極2上。於使用兩種以上的材料的情況下,亦可將該些的混合物放入坩堝中,加熱使其蒸發來形成電洞注入層3。
只要不明顯損及本發明的效果,則蒸鍍時的真空度並無特別限定,通常為0.1×10-6
Torr(0.13×10-4
Pa)以上且9.0×10-6
Torr(12.0×10-4
Pa)以下。只要不明顯損及本發明的效果,則蒸鍍速度並無限定,通常為0.1 Å/秒以上且5.0 Å/秒以下。只要不明顯損及本發明的效果,則蒸鍍時的成膜溫度並無限定,較佳為10℃以上且50℃以下。
<電洞傳輸層4>
電洞傳輸層4是承擔自陽極2側向發光層5側傳輸電洞的功能的層。電洞傳輸層4對於本發明的有機電場發光元件而言並非必需的層,但就強化自陽極2向發光層5傳輸電洞的功能的方面而言,較佳為設置此層。於設置電洞傳輸層4的情況下,通常電洞傳輸層4形成於陽極2與發光層5之間。於存在所述電洞注入層3的情況下,電洞傳輸層4形成於電洞注入層3與發光層5之間。
電洞傳輸層4的膜厚通常為5 nm以上,較佳為10 nm以上,且通常為300 nm以下,較佳為100 nm以下。
電洞傳輸層4的形成方法可為真空蒸鍍法,亦可為濕式成膜法。就成膜性優異的方面而言,較佳為藉由濕式成膜法來形成。
電洞傳輸層4通常含有形成電洞傳輸層4的電洞傳輸性化合物。作為電洞傳輸層4中所含的電洞傳輸性化合物,尤其可列舉:4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯所代表的含有兩個以上的三級胺且兩個以上的縮合芳香族環取代為氮原子的芳香族二胺(日本專利特開平5-234681號公報)、4,4',4''-三(1-萘基苯基胺基)三苯基胺等具有星爆(Starburst)結構的芳香族胺化合物(發光學報(J. Lumin.),72-74卷,985頁,1997年)、包含三苯基胺的四聚體的芳香族胺化合物(化學通訊(Chem. Commun.),2175頁,1996年)、2,2',7,7'-四-(二苯基胺基)-9,9'-螺二芴等螺環化合物(合成金屬(Synth. Metals),91卷,209頁,1997年)、4,4'-N,N'-二咔唑聯苯等咔唑衍生物等。另外,例如亦可較佳地使用包含聚乙烯基咔唑、聚乙烯基三苯基胺(日本專利特開平7-53953號公報)、含有四苯基聯苯胺的聚伸芳基醚碸(先進技術用聚合物(Polym. Adv. Tech.),7卷,33頁,1996年)等。
(利用濕式成膜法的電洞傳輸層4的形成)
於利用濕式成膜法形成電洞傳輸層4的情況下,通常以與所述利用濕式成膜法形成電洞注入層3時同樣的方式,使用電洞傳輸層形成用組成物來代替電洞注入層形成用組成物而形成。
於利用濕式成膜法來形成電洞傳輸層4的情況下,通常電洞傳輸層形成用組成物更含有溶劑。電洞傳輸層形成用組成物中所使用的溶劑可使用與所述電洞注入層形成用組成物中所使用的溶劑同樣的溶劑。
電洞傳輸層形成用組成物中的電洞傳輸性化合物的濃度可設為與電洞注入層形成用組成物中的電洞傳輸性化合物的濃度同樣的範圍。
利用濕式成膜法的電洞傳輸層4的形成可與所述電洞注入層3的成膜法同樣地進行。
(利用真空蒸鍍法的電洞傳輸層4的形成)
於利用真空蒸鍍法形成電洞傳輸層4的情況下,亦通常以與所述利用濕式成膜法形成電洞注入層3時同樣的方式,可使用電洞傳輸層4的構成材料來代替電洞注入層3的構成材料而形成。關於蒸鍍時的真空度、蒸鍍速度及溫度等成膜條件等,可利用與所述電洞注入層3的真空蒸鍍時同樣的條件來進行成膜。
<發光層5>
發光層5是承擔在一對電極間被賦予電場時,藉由自陽極2注入的電洞與自陰極9注入的電子再結合而被激發,從而發光的功能的層。發光層5是形成於陽極2與陰極9之間的層。關於發光層5,於在陽極2之上存在電洞注入層3的情況下,形成於電洞注入層3與陰極9之間,於在陽極2之上存在電洞傳輸層4的情況下,形成於電洞傳輸層4與陰極9之間。
只要不明顯損及本發明的效果,則發光層5的膜厚為任意,但就膜不易產生缺陷的方面而言,較佳為厚,另一方面,若薄,則就容易實現低驅動電壓的方面而言較佳。因此,發光層5的膜厚較佳為3 nm以上,進而佳為5 nm以上,且較佳為200 nm以下,進而佳為100 nm以下。
發光層5至少含有具有發光的性質的材料(發光材料),並且較佳為含有具有電荷傳輸性的材料(電荷傳輸性材料)。作為發光材料,只要在任意發光層中含有本發明的銥錯合物化合物即可,亦可適當地使用其他發光材料。
以下,對本發明的銥錯合物化合物以外的其他發光材料進行詳述。
(發光材料)
發光材料只要以所期望的發光波長發光,不損及本發明的效果,則並無特別限制,能夠應用公知的發光材料。發光材料可為螢光發光材料,亦可為磷光發光材料,但較佳為發光效率良好的材料,就內部量子效率的觀點而言,較佳為磷光發光材料。
作為螢光發光材料,例如可列舉以下材料。
作為提供藍色發光的螢光發光材料(藍色螢光發光材料),例如可列舉萘、苝、芘、蒽、香豆素、䓛、對雙(2-苯基乙烯基)苯及該些的衍生物等。
作為提供綠色發光的螢光發光材料(綠色螢光發光材料),例如可列舉喹吖啶酮衍生物、香豆素衍生物、Al(C9
H6
NO)3
等鋁錯合物等。
作為提供黃色發光的螢光發光材料(黃色螢光發光材料),例如可列舉紅螢烯、萘嘧啶酮(perimidone)衍生物等。
作為提供紅色發光的螢光發光材料(紅色螢光發光材料),例如可列舉DCM(4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(對二甲基胺基苯乙烯基)-4H-吡喃)系化合物、苯並吡喃衍生物、玫瑰紅衍生物、苯並噻噸衍生物、氮雜苯並噻噸等。
作為磷光發光材料,例如可列舉含有選自長週期型週期表(以下只要並無特別說明則在稱為「週期表」的情況下,是指長週期型週期表)的第7族~第11族中的金屬的有機金屬錯合物等。作為選自週期表的第7族~第11族中的金屬,較佳可列舉釕、銠、鈀、銀、錸、鋨、銥、鉑、金等。
作為有機金屬錯合物的配位子,較佳為(雜)芳基吡啶配位子、(雜)芳基吡唑配位子等(雜)芳基與吡啶、吡唑、啡啉等連結而成的配位子,特佳為苯基吡啶配位子、苯基吡唑配位子。此處,(雜)芳基表示芳基或雜芳基。
作為較佳的磷光發光材料,例如可列舉:三(2-苯基吡啶)銥、三(2-苯基吡啶)釕、三(2-苯基吡啶)鈀、雙(2-苯基吡啶)鉑、三(2-苯基吡啶)鋨、三(2-苯基吡啶)錸等苯基吡啶錯合物及八乙基鉑卟啉、八苯基鉑卟啉、八乙基鈀卟啉、八苯基鈀卟啉等卟啉錯合物等。
作為高分子系發光材料,可列舉:聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)、聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-co-(4,4'-(N-(4-第二丁基苯基))二苯基胺)]、聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-co-(1,4-苯並-2{2,1'-3}-三唑)]等聚芴系材料、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-伸苯伸乙烯]等聚伸苯伸乙烯系材料。
(電荷傳輸性材料)
電荷傳輸性材料為具有正電荷(電洞)或負電荷(電子)傳輸性的材料。只要不損及本發明的效果,則電荷傳輸性材料並無特別限制,能夠應用公知的材料。
電荷傳輸性材料可使用以往用於有機電致發光元件的發光層5的化合物等,特佳為用作發光層5的主體材料的化合物。
作為電荷傳輸性材料,具體而言可列舉:芳香族胺系化合物、酞青系化合物、卟啉系化合物、低聚噻吩系化合物、聚噻吩系化合物、苄基苯基系化合物、利用芴基連結三級胺而成的化合物、腙系化合物、矽氮烷系化合物、矽烷胺系化合物、磷醯胺系化合物、喹吖啶酮系化合物等作為電洞注入層3的電洞傳輸性化合物而例示的化合物等。此外,亦可列舉蒽系化合物、芘系化合物、咔唑系化合物、吡啶系化合物、啡啉系化合物、噁二唑系化合物、噻咯系化合物等電子傳輸性化合物等。
作為電荷傳輸性材料,例如亦可較佳地使用:4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯所代表的含有兩個以上的三級胺且兩個以上的縮合芳香族環取代為氮原子的芳香族二胺(日本專利特開平5-234681號公報)、4,4',4''-三(1-萘基苯基胺基)三苯基胺等具有星爆結構的芳香族胺系化合物(發光學報(J. Lumin.),72-74卷,985頁,1997年)、包含三苯基胺的四聚體的芳香族胺系化合物(化學通訊(Chem. Commun.),2175頁,1996年)、2,2',7,7'-四-(二苯基胺基)-9,9'-螺二芴等芴系化合物(合成材料(Synth. Metals),91卷,209頁,1997年)、4,4'-N,N'-二咔唑聯苯等咔唑系化合物等作為電洞傳輸層4的電洞傳輸性化合物而例示的化合物等。此外,亦可列舉:2-(4-聯苯基)-5-(對第三丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(tBu-PBD)、2,5-雙(1-萘基)-1,3,4-噁二唑(BND)等噁二唑系化合物;2,5-雙(6'-(2',2''-聯吡啶基))-1,1-二甲基-3,4-二苯基噻咯(PyPySPyPy)等噻咯系化合物;4,7-二苯基-1,10-啡啉(bathophenanthroline,BPhen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉(bathocuproin,BCP)等啡啉系化合物等。
(利用濕式成膜法的發光層5的形成)
發光層5的形成方法可為真空蒸鍍法,亦可為濕式成膜法,就成膜性優異而言,較佳為濕式成膜法。
於藉由濕式成膜法形成發光層5的情況下,通常以與所述利用濕式成膜法形成電洞注入層3時同樣的方式,使用將形成發光層5的材料與可溶的溶劑(發光層用溶劑)混合而製備的發光層形成用組成物來代替電洞注入層形成用組成物而形成。本發明中,作為該發光層形成用組成物,較佳為使用上述本發明的含銥錯合物化合物的組成物。
作為溶劑,例如除了針對電洞注入層3的形成而列舉的醚系溶劑、酯系溶劑、芳香族烴系溶劑、醯胺系溶劑以外,亦可列舉烷烴系溶劑、鹵化芳香族烴系溶劑、脂肪族醇系溶劑、脂環族醇系溶劑、脂肪族酮系溶劑及脂環族酮系溶劑等。所使用的溶劑如亦作為本發明的含銥錯合物化合物的組成物的溶劑所例示般。以下列舉溶劑的具體例,但只要不損及本發明的效果,則溶劑並不限定於該些。
作為溶劑,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)等脂肪族醚系溶劑;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、二苯基醚等芳香族醚系溶劑;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系溶劑;甲苯、二甲苯、均三甲苯、環己基苯、四氫萘、3-異丙基聯苯、1,2,3,4-四甲基苯、1,4-二異丙基苯、甲基萘等芳香族烴系溶劑;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等醯胺系溶劑;正癸烷、環己烷、乙基環己烷、十氫萘、雙環己烷(bicyclohexane)等烷烴系溶劑;氯苯、二氯苯、三氯苯等鹵化芳香族烴系溶劑;丁醇、己醇等脂肪族醇系溶劑;環己醇、環辛醇等脂環族醇系溶劑;甲基乙基酮、二丁基酮等脂肪族酮系溶劑;環己酮、環辛酮、葑酮等脂環族酮系溶劑等。該些中,特佳為烷烴系溶劑及芳香族烴系溶劑。
為了獲得更均勻的膜,較佳為溶劑以適當的速度自剛剛成膜後的液膜蒸發。因此,所使用的溶劑的沸點如上所述,通常為80℃以上,較佳為100℃以上,更佳為120℃以上,另外,通常為270℃以下,較佳為250℃以下,更佳為沸點230℃以下。
只要不明顯損及本發明的效果,則溶劑的使用量為任意。就因低黏性而容易進行成膜作業的方面而言,發光層形成用組成物、即含銥錯合物化合物的組成物中的溶劑的合計含量較佳為多,另一方面,就容易以厚膜成膜的觀點而言較佳為低。如上所述,溶劑的含量於含銥錯合物化合物的組成物中較佳為1質量%以上,更佳為10質量%以上,特佳為50質量%以上,另外,較佳為99.99質量%以下,更佳為99.9質量%以下,特佳為99質量%以下。
作為濕式成膜後的溶劑除去方法,可採用加熱或減壓。作為加熱方法中使用的加熱手段,就對膜整體均等地提供熱而言,較佳為清潔烘箱、加熱板。
只要不明顯損及本發明的效果,則加熱步驟中的加熱溫度為任意,但就縮短乾燥時間的方面而言,較佳為溫度高,就對材料的損傷少的方面而言,較佳為低。加溫溫度的上限通常為250℃以下,較佳為200℃以下,進而佳為150℃以下。加溫溫度的下限通常為30℃以上,較佳為50℃以上,進而佳為80℃以上。加熱溫度超過所述上限的溫度下,較通常所使用的電荷傳輸材料或磷光發光材料的耐熱性高,有可能分解或結晶化而欠佳。若加熱溫度低於所述下限,則溶劑除去需要長時間,因此欠佳。加熱步驟中的加熱時間可根據發光層形成用組成物中的溶劑的沸點、蒸氣壓、材料的耐熱性及加熱條件而適當決定。
(利用真空蒸鍍法的發光層5的形成)
於藉由真空蒸鍍法形成發光層5的情況下,通常將發光層5的構成材料(所述發光材料、電荷傳輸性化合物等)的一種或兩種以上放入設置於真空容器內的坩堝中(於使用兩種以上的材料的情況下,通常分別放入不同的坩堝中),利用真空泵將真空容器內排氣至10-4
Pa左右後,加熱坩堝(於使用兩種以上的材料的情況下,通常對各個坩堝進行加熱),一邊控制坩堝內的材料的蒸發量一邊使其蒸發(於使用兩種以上的材料的情況下,通常分別獨立地一邊控制蒸發量一邊使其蒸發),使發光層5形成於面向坩堝放置的電洞注入層3或電洞傳輸層4之上。於使用兩種以上的材料的情況下,亦可將該些的混合物放入坩堝中,加熱使其蒸發來形成發光層5。
只要不明顯損及本發明的效果,則蒸鍍時的真空度並無限定,通常為0.1×10-6
Torr(0.13×10-4
Pa)以上且9.0×10-6
Torr(12.0×10-4
Pa)以下。只要不明顯損及本發明的效果,則蒸鍍速度並無限定,通常為0.1 Å/秒以上且5.0 Å/秒以下。只要不明顯損及本發明的效果,則蒸鍍時的成膜溫度並無限定,較佳為10℃以上且50℃以下。
<電洞阻擋層6>
亦可在發光層5與後述的電子注入層8之間設置電洞阻擋層6。電洞阻擋層6是在發光層5之上以與發光層5的陰極9側的界面相接的方式積層的層。
電洞阻擋層6具有阻擋自陽極2移動而來的電洞到達陰極9的作用及將自陰極9注入的電子效率良好地傳輸至發光層5的方向的作用。作為對構成電洞阻擋層6的材料所要求的物性,可列舉電子遷移率高且電洞遷移率低、能隙(HOMO、LUMO之差)大、激發三重態能階(T1)高。
作為滿足此種條件的電洞阻擋層6的材料,例如可列舉:雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(三苯基矽醇)鋁(bis(2-methyl-8-quinolinolato)(triphenyl silanolato)aluminum)等混合配位子錯合物、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)鋁-μ-氧代-雙-(2-甲基-8-羥基喹啉)鋁二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)、浴銅靈(bathocuproin)等啡啉衍生物(日本專利特開平10-79297號公報)等。進而,國際公開第2005/022962號中所記載的具有至少一個2,4,6位經取代的吡啶環的化合物亦作為電洞阻擋層6的材料較佳。
電洞阻擋層6的形成方法並無限制,可與所述發光層5的形成方法同樣地形成。
只要不明顯損及本發明的效果,則電洞阻擋層6的膜厚為任意,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。
<電子傳輸層7>
出於進一步提高元件的電流效率的目的,電子傳輸層7設於發光層5或電洞元件層6與電子注入層8之間。
電子傳輸層7由可在被賦予電場的電極間將自陰極9注入的電子效率良好地傳輸至發光層5的方向的化合物形成。作為電子傳輸層7中所使用的電子傳輸性化合物,需要為自陰極9或電子注入層8的電子注入效率高、且具有高的電子遷移率並可效率良好地傳輸所注入的電子的化合物。
作為滿足此種條件的電子傳輸性化合物,例如可列舉:8-羥基喹啉(8-hydroxyquinoline)的鋁錯合物等金屬錯合物(日本專利特開昭59-194393號公報)、10-羥基苯並[h]喹啉的金屬錯合物、噁二唑衍生物、二苯乙烯基聯苯衍生物、噻咯(silole)衍生物、3-羥基黃酮金屬錯合物、5-羥基黃酮金屬錯合物、苯並噁唑金屬錯合物、苯並噻唑金屬錯合物、三苯並咪唑基苯(美國專利第5645948號說明書)、喹噁啉化合物(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的膜厚通常為1 nm以上,較佳為5 nm以上,且通常為300 nm以下,較佳為100 nm以下。
電子傳輸層7以與發光層5同樣的方式,藉由濕式成膜法或者真空蒸鍍法在發光層5或電洞阻擋層6上進行積層來形成。通常使用真空蒸鍍法。
<電子注入層8>
電子注入層8發揮以下作用:將自陰極9注入的電子效率良好地注入至電子傳輸層7或發光層5。
為了效率良好地進行電子注入,形成電子注入層8的材料較佳為功函數低的金屬。作為例子,可使用鈉或銫等鹼金屬、鋇或鈣等鹼土金屬等。
電子注入層8的膜厚較佳為0.1 nm~5 nm。
在陰極9與電子傳輸層7的界面插入LiF、MgF2
、Li2
O、Cs2
CO3
等極薄絕緣膜(膜厚0.1 nm~5 nm左右)作為電子注入層8亦是提高元件的效率的有效方法(應用物理快報(Appl. Phys. Lett.),70卷,152頁,1997年;日本專利特開平10-74586號公報;電子設備IEEE會報(IEEETrans. Electron. Devices),44卷,1245頁,1997年;國際訊息顯示學會(Society for Information Display,SID)04 摘要(Digest),154頁)。
藉由對4,7-二苯基-1,10-啡啉(bathophenanthroline)等含氮雜環化合物或8-羥基喹啉的鋁錯合物等金屬錯合物所代表的有機電子傳輸材料摻雜鈉、鉀、銫、鋰、銣等鹼金屬(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號公報等中記載),能夠兼具電子注入性、傳輸性提升的優異的膜質,因此較佳。該情況下的膜厚通常為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與發光層5同樣地藉由利用濕式成膜法或者真空蒸鍍法積層於發光層5或其上的電洞阻擋層6或電子傳輸層7上而形成。
濕式成膜法的情況下的詳細情況與所述發光層5的情況同樣。
<陰極9>
陰極9發揮將電子注入至發光層5側的層(電子注入層8或發光層5等)的作用。作為陰極9的材料,能夠使用所述陽極2中所使用的材料,但就效率良好地進行電子注入的方面而言,較佳為使用功函數低的金屬。作為陰極9的材料,例如可使用錫、鎂、銦、鈣、鋁、銀等金屬或者該些的合金等。作為具體例,例如可列舉鎂-銀合金、鎂-銦合金、鋁-鋰合金等低功函數的合金電極等。
就元件的穩定性的方面而言,較佳為在陰極9之上積層功函數高、相對於大氣穩定的金屬層,來保護包含低功函數的金屬的陰極9。作為積層的金屬,例如可列舉鋁、銀、銅、鎳、鉻、金、鉑等金屬。
陰極的膜厚通常與陽極2同樣。
<其他構成層>
以上,以圖1所示的層構成的元件為中心進行了說明,但在本發明的有機電致發光元件的陽極2及陰極9與發光層5之間,只要不損及其性能,則除了上述說明中的層以外,亦可具有任意的層,另外,亦可省略發光層5以外的任意的層。
例如,出於與電洞阻擋層8同樣的目的,在電洞傳輸層4與發光層5之間設置電子阻擋層亦有效。電子阻擋層有如下作用:藉由阻擋自發光層5移動來的電子到達電洞傳輸層4,而增加發光層5內與電洞的再鍵結概率,將生成的激子封閉在發光層5內的作用;及將自電洞傳輸層4注入的電洞效率良好地向發光層5的方向傳輸的作用。
作為電子阻擋層所要求的特性,可列舉電洞傳輸性高、能隙(HOMO、LUMO之差)大、激發三重態能級(T1)高。
於利用濕式成膜法形成發光層5的情況下,電子阻擋層亦利用濕式成膜法形成會使元件製造變得容易,因此較佳。
因此,電子阻擋層亦較佳為具有濕式成膜適應性,作為此種電子阻擋層中所使用的材料,可列舉以F8-TFB為代表的二辛基芴與三苯基胺的共聚物(國際公開第2004/084260號)等。
亦可為與圖1相反的結構,即,在基板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。亦能夠在至少一者的透明性高的兩片基板之間設置本發明的有機電致發光元件。
亦能夠設為積層有多級圖1所示的層構成的結構(積層有多個發光單元的結構)。此時,若將例如V2
O5
等用作電荷產生層來代替級間(發光單元間)的界面層(陽極為氧化銦錫(indium tin oxide,ITO),陰極為Al的情況下為該兩層),則級間的障壁減少,就發光效率、驅動電壓的觀點而言更佳。
本發明於有機電致發光元件為單個元件、具有呈陣列狀配置的結構的元件、陽極與陰極呈X-Y矩陣狀配置的結構中的任一種中均可應用。
[顯示裝置及照明裝置]
可使用本發明的有機電致發光元件來製造顯示裝置及照明裝置。對於使用本發明的有機電致發光元件的顯示裝置及照明裝置的形式、結構並無特別限制,可使用本發明的有機電場發光元件並依照常法進行組裝。
例如,可利用「有機EL顯示器」(歐姆社(Ohmsha),2004年8月20日發行,時任靜士、安達千波矢、村田英幸著)中所記載般的方法,使用本發明的有機電致發光元件來形成顯示裝置及照明裝置。
[實施例]
以下,示出實施例來對本發明進行更具體的說明。但是,本發明並不限定於以下實施例,只要不脫離本發明的主旨,則可任意地變更來實施本發明。
於以下合成例中,反應均在氮氣流下實施。反應中使用的溶媒及溶液使用藉由氮氣鼓泡等適當的方法進行了脫氣者。
[銥錯合物化合物的合成]
<合成例1:比較化合物1的合成>
於500 cc茄形燒瓶中放入2-胺基二苯甲酮12.53 g與二氯甲烷120 cc,放入冰浴中。向其中加入N-溴代琥珀醯亞胺11.43 g與二氯甲烷30 cc的漿料混合物,攪拌10分鐘後,在室溫下攪拌1小時。靜置一夜後,利用水500 cc進行分液清洗,利用二氯甲烷200 cc自水相中萃取後,合併油相,利用硫酸鎂20 g乾燥後,在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用矽膠管柱層析法(中性矽膠500 cc,二氯甲烷/己烷=7/3~85/15)進行精製。其結果,以黃色固體的形式獲得16.67 g的2-胺基-4-溴二苯甲酮。
於100 cc茄形燒瓶中放入2-胺基-4-溴二苯甲酮10.02 g、2-乙醯芴10.02 g、氫氧化鉀4.28 g、乙醇100 cc,在100℃的油浴中攪拌2.5小時。冷卻至室溫後,對析出固體進行過濾,利用乙醇50 cc清洗3次。乾燥後,以淡黃色固體的形式獲得7.47g 的中間物1。
於300 cc茄形燒瓶中放入7.47 g的中間物1、3-(6-苯基-正己基)苯基硼酸(參照WO2016-194784A1)5.44 g、四(三苯基膦)鈀(0)1.21 g、2 mol/L磷酸三鉀水溶液30 cc、甲苯65 cc及乙醇30 cc,在100℃的油浴中攪拌1.5小時。冷卻至室溫後,在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用矽膠管柱層析法(中性凝膠750 cc,二氯甲烷/己烷=1/1)進行精製。其結果,以黃色固體的形式獲得7.83 g的中間物2。
於1 L茄形燒瓶中放入7.83 g的中間物2,溶解於乾燥四氫呋喃50 cc與碘甲烷6.50 g中。其後加入第三丁醇鈉3.74 g,在室溫下攪拌5.5小時。途中,3小時後加入第三丁醇鉀3.74 g,進而,5小時後加入碘甲烷4.29 g。反應結束後進行過濾,利用四氫呋喃50 cc對過濾分離物進行清洗。將濾液與清洗液合併而除去溶媒,將得到的殘渣利用矽膠管柱層析法(中性矽膠400 cc,二氯甲烷/己烷=1/1)進行精製。其結果,以無色不定形固體的形式獲得4.69 g的中間物3。
於具備帶側管的戴氏冷凝器(Dimroth condenser)的100 cc茄形燒瓶中放入1.53 g的中間物3及氯化銥n水合物(古谷金屬(Furuya Metal)製造,銥含量51.25 wt%)0.46 g,加入2-乙氧基乙醇25 cc及水5 cc,在135℃的油浴中攪拌5小時,繼而設為140℃並攪拌3小時。暫且在室溫下靜置整夜後,再次在140℃下攪拌9.5小時。在此期間,將自側管蒸餾出的液體除去10 cc。向冷卻至室溫的反應液中加入3,5-庚二酮1.60 g、碳酸鈉1.56 g,在135℃的油浴中攪拌40分鐘。在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用管柱矽膠層析法(中性矽膠,二氯甲烷)進行精製。其結果,以紅色無定形固體的形式獲得1.74 g的中間物4。
於100 cc茄形燒瓶中放入1.74 g的中間物4及1.41 g的中間物3,利用鋁塊加熱器(東京理化(EYELA)製造的RCH-1000)一邊攪拌一邊升溫至270℃,使其熔融變得均勻。其後冷卻至240℃後,加入三氟甲磺酸銀(I)0.2 g,在240℃下攪拌80分鐘。冷卻至室溫後,將得到的混合物利用矽膠管柱層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)進行精製。其結果,以暗紅色固體的形式獲得0.83 g的比較化合物1。
於500 ml茄形燒瓶中放入10.4 g的中間物1、150 ml的乾燥四氫呋喃製成溶液,放入冰水浴中。其後,加入第三丁醇鉀7.77 g,攪拌10分鐘後,加入碘甲烷4.5 ml。發熱結束後在室溫下攪拌2.5小時,其後加入水150 ml。將析出的固體過濾分離,利用水、甲醇洗淨後加以乾燥。其結果,以淡橙色固體的形式獲得10.91 g的中間物5。
於500 ml茄形燒瓶中放入2,6-二溴-間二甲苯9.0 g、3-(6-苯基-正己基)苯基硼酸8.0 g、四(三苯基膦)鈀(0)0.79 g、2 mol/L磷酸三鉀水溶液43 ml、甲苯60 ml及乙醇30 ml,在90℃的油浴中攪拌5小時。冷卻至室溫後,在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用矽膠管柱層析法(中性凝膠750 cc,二氯甲烷/己烷=1/9)進行精製。其結果,以黃色固體的形式獲得11.3 g的中間物6。
於300 ml四口燒瓶中放入切屑狀鎂0.84 g,利用注射器在室溫下歷時10分鐘滴加溶解於乾燥四氫呋喃25 ml中的中間物6。其後,利用四氫呋喃10 ml沖洗注射器,其亦滴加。其後浸於90℃的油浴中並攪拌70分鐘。其後,利用乾冰-丙酮浴進行冷卻後,利用注射器歷時10分鐘滴加溶解於乾燥四氫呋喃45 ml中的三甲氧基硼烷5 ml。其後在室溫下攪拌30分鐘後,追加四氫呋喃20 ml,在60℃的油浴中攪拌70分鐘。其後一邊利用冰水浴進行冷卻,一邊加入40 ml的2N-HCl進行攪拌。發泡結束後加入二氯甲烷100 ml萃取後,利用硫酸鎂乾燥,在減壓下除去溶媒。其結果,作為與四氫呋喃的混合物,以淡茶色油狀物質的形式獲得12.33 g的中間物7。
於500 ml茄形燒瓶中放入7.53 g的中間物5、12.33 g的中間物7、四(三苯基膦)鈀(0)0.92 g、氫氧化鋇八水合物12.5 g、1,2-二甲氧基乙烷130 ml及水20 ml,在100℃的油浴中攪拌1.5小時。其中,在反應開始40分鐘後再追加2.14 g的中間物5。冷卻至室溫後,進行過濾,在減壓下濃縮濾液,將得到的殘渣利用乙酸乙酯150 ml及水50 ml進行萃取,利用飽和食鹽水清洗油相後利用硫酸鎂乾燥。其後進行過濾,在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用矽膠管柱層析法(中性凝膠700 cc,二氯甲烷/己烷=1/1)進行精製。其結果,以淡黃色固體的形式獲得13.55 g的中間物8。
於具備帶側管的戴氏冷凝器(Dimroth condenser)的200 cc茄形燒瓶中放入4.32 g的中間物8及氯化銥n水合物(古谷金屬(Furuya Metal)製造,銥含量51.25 wt%)1.05 g,加入2-乙氧基乙醇60 ml及水10 ml,在125℃的油浴中攪拌1小時,繼而設為135℃並攪拌4.5小時。暫且在室溫下靜置整夜後,再次在135℃下攪拌6.5小時。在此期間,將自側管蒸餾出的液體除去12 ml。向冷卻至室溫的反應液中加入3,5-庚二酮1.5 g、碳酸鈉2.36 g,在135℃的油浴中攪拌40分鐘。在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用管柱矽膠層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)進行精製。其結果,以紅色無定形固體的形式獲得4.50 g的中間物9。
於100 ml茄形燒瓶中放入4.50 g的中間物9及1.53 g的中間物8,利用200℃的油浴一邊攪拌一邊升溫,使其熔融變得均勻。其後加入三氟甲磺酸銀(I)0.53 g,在240℃下攪拌1小時。冷卻至室溫後,將得到的混合物利用矽膠管柱層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)進行精製。其結果,以暗紅色固體的形式獲得0.98 g的化合物1。
於500 ml茄形燒瓶中放入2-碘溴苯25.20 g、3-(6-苯基-正己基)苯基硼酸20.41 g、四(三苯基膦)鈀(0)3.60 g、2M-磷酸三鉀水溶液90 ml、甲苯100 ml及乙醇70 ml,在105℃的油浴中攪拌2小時。其後除去水相後,在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用矽膠管柱層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)進行精製。其結果,以無色油狀物質的形式獲得3-(6-苯基-正己基)-2'-溴-1,1'-聯苯23.56 g。
於1 L茄形燒瓶中放入3-(6-苯基-正己基)-2'-溴-1,1'-聯苯23.56 g、雙(頻哪醇根基)二硼17.56 g、乙酸鉀29.66 g、[1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵]鈀(II)二氯化物二氯甲烷加成物1.50 g及二甲基亞碸200 ml,在90℃的油浴中合計攪拌15小時。其中,中途追加[1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵]鈀(II)二氯化物二氯甲烷加成物2.11 g。反應結束後,加入水1 L及二氯甲烷0.45 L進行分液,利用水0.5 L清洗油相。利用硫酸鎂體積約20 ml乾燥後,進行過濾並在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用矽膠管柱層析法(中性凝膠,二氯甲烷/己烷)進行精製,結果獲得23.16 g的暗黃色油狀物質的中間物10。中間物10的結構式中的波浪線表示為旋轉異構物的混合物。
於1 L茄形燒瓶中放入14.76 g的中間物1、23.16 g的中間物10、四(三苯基膦)鈀(0)2.88 g、2M-磷酸三鉀水溶液70 ml、甲苯160 ml及乙醇80 ml,在105℃的油浴中攪拌2小時。其後除去水相,在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用矽膠管柱層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)進行精製。其結果,獲得21.98 g的奶油色固體的中間物11。
於1 L茄形燒瓶中放入21.98 g的中間物11、第三丁醇鉀11.0 g、四氫呋喃200 ml,在室溫下攪拌,結果形成黑色的懸浮液。浸於冰水浴中,歷時1分鐘注入碘甲烷6.0 ml。其後在室溫下攪拌2小時。減壓除去溶媒後,加入水0.5 L及二氯甲烷0.3 L進行分液,利用硫酸鎂使油相乾燥。在減壓下自乾燥的油相中除去溶媒,將得到的固體利用矽膠管柱層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)進行精製。其結果,以黃色非晶質的形式獲得16.18 g的中間物12。
於具備帶側管的戴氏冷凝器(Dimroth condenser)的200 cc茄形燒瓶中放入11.75 g的中間物12及氯化銥n水合物(古谷金屬(Furuya Metal)製造,銥含量51.25 wt%)3.10 g,加入2-乙氧基乙醇150 ml及水25 ml,在135℃的油浴中攪拌2小時,繼而設為140℃並攪拌6.5小時。暫且在室溫下靜置整夜後,再次在140℃下攪拌10小時。在此期間,將自側管蒸餾出的液體除去55 ml。在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用管柱矽膠層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)進行精製。其結果,獲得6.98 g的暗紅色的中間物13。
於500 ml茄形燒瓶中放入6.98 g的中間物13、3,5-庚二酮2.98 g、碳酸鈉4.50 g及2-乙氧基乙醇100 ml,進而利用二氯甲烷20 ml清洗內側,浸入油浴中,一邊將油溫度升溫至135℃一邊攪拌1小時。其後在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用矽膠管柱層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)進行精製。其結果,以深紅色固體的形式獲得4.95 g的中間物14。
於100 ml茄形燒瓶中放入4.95 g的中間物14、3.98 g的中間物12及苯基環己烷0.2 mL,利用240℃的鋁塊加熱器熔融並攪拌。其後加入三氟甲磺酸銀(I)0.73 g,攪拌1.5小時。冷卻後加入二氯甲烷50 ml並溶解,投入30 ml的中性矽膠,在減壓下除去溶媒,利用矽膠管柱層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)對所吸附的凝膠進行精製。其結果,以深紅色固體的形式獲得0.95 g的化合物2。
於1 L茄形燒瓶中放入15.71 g的中間物1、第三丁醇鉀11.76 g、四氫呋喃200 ml,在室溫下攪拌30分鐘。其後,浸於冰水浴中,加入1-碘辛烷25.13 g,進而攪拌30分鐘。在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用矽膠管柱層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)進行精製。其結果,獲得18.66 g的黃色非晶質的中間物15。
於1 L茄形燒瓶中放入18.66 g的中間物15、苯基硼酸3.72 g、四(三苯基膦)鈀(0)2.37 g、2M-磷酸三鉀水溶液40 ml、甲苯80 ml及乙醇40 ml,在100℃的油浴中攪拌2.5小時。其後除去水相後,在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用矽膠管柱層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)進行精製。其結果,獲得18.14 g的黃色非晶質的中間物16。
於具備帶側管的戴氏冷凝器(Dimroth condenser)的200 cc茄形燒瓶中放入6.16 g的中間物16及氯化銥n水合物(古谷金屬(Furuya Metal)製造,銥含量51.25 wt%)1.74 g,加入2-乙氧基乙醇80 ml及水20 ml,在145℃的油浴中攪拌7小時,繼而設為160℃進一步攪拌3小時。在此期間,9小時後加入乙氧基乙醇50 ml。自側管蒸餾出的液體為100 ml。向冷卻至室溫的反應液中加入乙醯丙酮2.47 g、碳酸鈉4.75 g,在100℃的油浴中攪拌30分鐘。在減壓下除去溶媒,將得到的殘渣利用管柱矽膠層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)進行精製。其結果,以紅色無定形固體的形式獲得4.71 g的中間物17。
於100 ml茄形燒瓶中放入2.02 g的中間物17、2.78 g的中間物16及苯基環己烷0.15 mL,利用240℃的鋁塊加熱器熔融並攪拌。其後放入三氟甲磺酸銀(I)0.39 g,攪拌30分鐘。冷卻後加入二氯甲烷50 ml並溶解,投入20 ml的中性矽膠,在減壓下除去溶媒,利用矽膠管柱層析法(中性矽膠,二氯甲烷/己烷)對所吸附的凝膠進行精製。其結果,以紅色固體的形式獲得1.91 g的比較化合物2。
使用環己基苯作為溶媒,以成為3重量%的方式將化合物1~化合物3及比較化合物1、比較化合物2混合,觀察是否在70℃下溶解。其結果,均溶解,確認到在溶媒中的溶解度良好。
比較化合物3使用中間物8,參考WO2015-087961A1中記載的方法進行合成。
參照化合物1~參照化合物6是參考本合成例而合成者。該些屬於苯基喹啉配位子中僅烴取代基不同的一系列的面式-三環金屬化銥錯合物群組。作為用於表示幾乎不改變銥原子附近的原子環境而改變發光波長時的光譜半寬度及量子產率的關係的參照來使用。
[發光極大波長及半寬度的測定]
在常溫下將化合物1溶解於2-甲基四氫呋喃(奧德里奇(Aldrich)公司製造,脫水,不添加穩定劑)中,製備1×10-5
mol/L的溶液。將該溶液放入帶有鐵氟隆(Teflon)(註冊商標)旋塞的石英池中,進行20分鐘以上的氮氣鼓泡後,在室溫下測定磷光光譜。將表示所得的磷光光譜強度的最大值的波長設為最大發光波長(發光極大波長)。另外,將最大發光波長的一半的光譜強度的寬度設為半寬度。由cm-1
所表示的半寬度是自標準化為換算高度1的光譜的資料中,讀取超過高度0.5的較短的波長及低於高度0.5的較長的波長,將nm換算為cm-1
,將其差設為cm-1
的半寬度。
發光光譜的測定中使用以下設備。
裝置:濱松光子公司製造的有機EL量子產率測定裝置C9920-02
光源:單色光源L9799-01
檢測器:多通道檢測器PMA-11
激發光:380 nm
[PL量子產率的測定]
作為發光效率,測定PL量子產率。PL量子產率是表示對於被材料吸收的光(能量)能夠以何種程度的效率獲得發光的指標,與所述同樣,使用以下設備進行測定。
裝置:濱松光子公司製造的有機EL量子產率測定裝置C9920-02
光源:單色光源L9799-01
檢測器:多通道檢測器PMA-11
激發光:380 nm
關於化合物2~化合物3、參照化合物1~參照化合物6、比較化合物1~比較化合物3,亦同樣地測定半寬度、發光極大波長及PL量子產率。
[表1]
發光極大波長 nm | PL量子產率 | 半寬度 nm | 半寬度 cm-1 | |
參照化合物1 | 590 | 0.71 | 89 | 2414 |
參照化合物2 | 591 | 0.71 | 85 | 2305 |
參照化合物3 | 599 | 0.73 | 87 | 2300 |
參照化合物4 | 597 | 0.77 | 87 | 2310 |
參照化合物5 | 611 | 0.68 | 103 | 2579 |
參照化合物6 | 629 | 0.67 | 107 | 2609 |
化合物1 | 625 | 0.73 | 90 | 2202 |
化合物2 | 629 | 0.72 | 94 | 2247 |
化合物3 | 641 | 0.72 | 82 | 1918 |
比較化合物1 | 635 | 0.7 | 92 | 2180 |
比較化合物2 | 637 | 0.65 | 98 | 2278 |
比較化合物3 | 628 | 0.74 | 97 | 2328 |
表1是表示化合物1~化合物3、參照化合物1~參照化合物6、及比較化合物1~比較化合物3的半寬度、發光極大波長、及PL量子產率的值的表。可知化合物1~化合物3及比較化合物1~比較化合物3於可用作紅色顯色材的發光極大波長620 nm以上的區域中半寬度足夠窄。另一方面,可知PL量子產率可獲得與以往同等程度的性能。藉由在喹啉的規定部位加入芳香族基,可獲得在保持半寬度窄的狀態下,即便於芴進行3配位的情況下量子產率亦不會大幅下降的銥錯合物。
可知與比較化合物1、比較化合物2相比,化合物1特別是半寬度小,PL量子產率高,可在頂部發射型的元件中製作優異的發光元件。化合物1由於在式(2)中R18
及R22
具有烷基(甲基),因而在與喹啉環之間產生立體阻礙,鍵扭轉,因此共軛長度變短,必要以上的長波長化得到抑制,結果可認為例如與比較化合物1相比量子產率變高。另外,由於在相當於扭轉前端R20
的位置具有芳香族環及芳烷基,因此可認為溶解度變高。
化合物2由於在相當於R22
的位置具有芳香族環、芳烷基,因而與化合物1同樣地在與喹啉環之間產生立體阻礙,鍵扭轉,因此共軛長度變短,必要以上的長波長化得到抑制,結果可認為例如與比較化合物1相比量子產率變高。
比較化合物2由於R13
、R17
、R18
及R22
均為氫原子,因此認為在喹啉環與苯環之間未形成充分的扭轉,該結果為與化合物1、化合物2相比,發光極大波長變長。
化合物3的半寬度極窄,量子產率亦顯示出高的值。
圖2是表示化合物1~化合物3、參照化合物1~參照化合物6、及比較化合物1~比較化合物3的發光極大波長與半寬度的關係的曲線圖。虛線表示參照化合物1~參照化合物6群組的發光極大波長與半寬度的近似直線。具有不具有芴結構的苯基-喹啉系配位子的參照化合物1~參照化合物6群組有若發光極大波長變為長波長則半寬度變寬的傾向。與此相對,可知化合物1~化合物3、比較化合物1~比較化合物3在適合作為紅色發光材料的發光極大波長620 nm以上的區域中可實現窄的半寬度,適合於頂部發光型的積層體。可知化合物1~化合物3特別是半寬度及發光極大波長均優異。
圖3是表示化合物1~化合物3、參照化合物1~參照化合物6、及比較化合物1~比較化合物3的發光極大波長與PL量子產率的關係的曲線圖。一般而言,波長長的紅色發光材料的PL量子產率有隨能隙側而下降的傾向。虛線表示參照化合物1~參照化合物6群組的發光極大波長與PL量子產率的近似直線。具有不具有芴結構的苯基-喹啉系配位子的參照化合物1~參照化合物6群組有若發光極大波長為長波長則PL量子產率下降的傾向。與此相對,可知化合物1~化合物3在發光極大波長620 nm以上的區域中亦可獲得高的PL量子產率。
由以上結果可知,化合物1~化合物3在發光極大波長620 nm以上的區域中,半寬度窄,PL量子產率亦可獲得與以往同等程度,因此在頂部發光型的積層體中,可獲得優異的發光性能。
[T1能級發光極大波長的比較]
藉由使用密度泛函法的計算,進行以下所示的化合物4與比較化合物4的發光極大波長的比較。根據基態的能量與T1能級狀態的能量差求出T能級的激發能量,求出T1能級發光極大波長。將其結果示於表2中。
再者,化合物4是使用苯硼酸來代替中間物6的合成中的3-(6-苯基-正己基)苯硼酸,合成沒有6-苯基-正己基的2-溴-6-苯基-間二甲苯來代替中間物6,除此以外,可與化合物1同樣地進行合成。
於計算發光波長即T1能級時,使用市售的電子狀態計算軟體高斯09的B.01版(Gaussian 09,Revision B.01)(參照下述※)。此時,作為量子化學計算法,採用密度泛函法(Density Functional Theory),泛函使用B3LYP。作為基底函數,使用對於Ir原子,在基於LANL2DZ由庫特力霍爾(Coutry, Hall)使用6p軌域的最佳化的係數進行置換的函數中,追加彌散(diffuse)d函數(指數(exponent)=0.07)及f函數(指數(exponent)=0.938)而得到的函數(參考文獻:計算化學雜誌(J. Comp. Chem.)17. 1359(1996)、美國化學會誌(J. Am. Chem. Soc.)126. 13044(2004))。其他原子中使用6-31G。實施基於b3LYP的基態與T1能級狀態的結構最佳化計算,根據基態的能量與T1能級狀態的能量差求出T能級的激發能量,求出T1能級的發光極大波長。
※Gaussian 09,Revision B.01,
M. J. Frisch,G. W. Trucks,H. B. Schlegel,G. E. Scuseria,M. A. Robb,J. R. Cheeseman,G. Scalmani,V. Barone,B. Mennucci,G. A. Petersson,H. Nakatsuji,M. Caricato,X. Li,H. P. Hratchian,A. F. Izmaylov,J. Bloino,G. Zheng,J. L. Sonnenberg,M. Hada,M. Ehara,K. Toyota,R. Fukuda,J. Hasegawa,M. Ishida,T. Nakajima,Y. Honda,O. Kitao,H. Nakai,T. Vreven,J. A. Montgomery,Jr.,J. E. Peralta,F. Ogliaro,M. Bearpark,J. J. Heyd,E. Brothers,K. N. Kudin,V. N. Staroverov,T. Keith,R. Kobayashi,J. Normand,K. Raghavachari,A. Rendell,J. C. Burant,S. S. Iyengar,J. Tomasi,M. Cossi,N. Rega,J. M. Millam,M. Klene,J. E. Knox,J. B. Cross,V. Bakken,C. Adamo,J. Jaramillo,R. Gomperts,R. E. Stratmann,O. Yazyev,A. J. Austin,R. Cammi,C. Pomelli,J. W. Ochterski,R. L. Martin,K. Morokuma,V. G. Zakrzewski,G. A. Voth,P. Salvador,J. J. Dannenberg,S. Dapprich,A. D. Daniels,O. Farkas,J. B. Foresman,J. V. Ortiz,J. Cioslowski,及D. J. Fox,高斯公司(Gaussian, Inc.),沃林福德(Wallingford) CT,2010.
[表2]
T1發光極大波長 nm | |
化合物4 | 614 |
比較化合物4 | 622 |
由計算結果可知,與比較化合物4相比,化合物4的發光極大波長更短。認為其原因在於,藉由在R18
及R22
具有取代基,而在喹啉環與鍵結於其的苯環之間產生立體阻礙,產生充分的扭轉。
已使用特定的實施方式對本發明進行了詳細說明,但對所屬技術領域中具有通常知識者而言顯而易見的是,能夠在不背離本發明的精神與範圍的情況下作出各種變更。
本申請案基於2019年1月10日提出申請的日本專利申請案2019-002398及2019年10月7日提出申請的日本專利申請案2019-184629,藉由引用而援用其全部內容。
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:電子注入層
9:陰極
10:有機電致發光元件
圖1是示意性表示本發明的有機電致發光元件的結構的一例的剖面圖。
圖2是表示化合物1~化合物3、參照化合物1~參照化合物6、以及比較化合物1~比較化合物3的半寬度與發光極大波長的關係的曲線圖。
圖3是表示化合物1~化合物3、參照化合物1~參照化合物6、以及比較化合物1~比較化合物3的PL量子產率與發光極大波長之間的關係的曲線圖。
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:電子注入層
9:陰極
10:有機電致發光元件
Claims (13)
- 如請求項1或請求項2所述的銥錯合物化合物,其中R1 ~R12 、R13 ~R22 為以下, R1 ~R12 分別獨立地選自D、F、Cl、Br、I、-N(R')2 、-CN、-NO2 、-OH、-COOR'、-C(=O)R'、-C(=O)NR'、-P(=O)(R')2 、-S(=O)R'、-S(=O)2 R'、-OS(=O)2 R'、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基、或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中; 所述烷基、所述烷氧基、所述烷硫基、所述烯基及所述炔基可進一步由一個以上的R'取代;該些基中的一個-CH2 -基或者兩個以上的不鄰接的-CH2 -基可取代為-C(-R')=C(-R')-、-C≡C-、-Si(-R')2 -、-C(=O)-、-NR'-、-O-、-S-、-CONR'-或二價芳香族基;該些基中的一個以上的氫原子可由D、F、Cl、Br、I或-CN取代; 所述芳香族基、所述雜芳香族基、所述芳氧基、所述芳硫基、所述芳烷基、所述雜芳烷基、所述二芳基胺基、所述芳基雜芳基胺基及所述二雜芳基胺基可分別獨立地進一步由一個以上的R'取代, 彼此相鄰的R1 ~R12 彼此可進一步鍵結而形成環; R'分別獨立地選自氫原子、D、F、Cl、Br、I、-N(R'')2 、-CN、-NO2 、-Si(R'')3 、-B(OR'')2 、-C(=O)R''、-P(=O)(R'')2 、-S(=O)2 R''、-OSO2 R''、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中; 所述烷基、所述烷氧基、所述烷硫基、所述烯基及所述炔基可進一步由一個以上的R''取代;該些基中的一個-CH2 -基或者兩個以上的不鄰接的-CH2 -基可取代為-C(-R'')=C(-R'')-、-C≡C-、-Si(-R'')2 -、-C(=O)-、-NR''-、-O-、-S-、-CONR''-或二價芳香族基;該些基中的一個以上的氫原子可由D、F、Cl、Br、I或-CN取代; 所述芳香族基、所述雜芳香族基、所述芳氧基、所述芳硫基、所述芳烷基、所述雜芳烷基、所述二芳基胺基、所述芳基雜芳基胺基及所述二雜芳基胺基可進一步由一個以上的R''取代; 兩個以上的鄰接的R'可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環; R''分別獨立地選自氫原子、D、F、-CN、碳數1以上且20以下的脂肪族烴基、碳數3以上且20以下的芳香族基或碳數1以上且20以下的雜芳香族基中; 兩個以上的鄰接的R''可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環; R13 ~R22 分別獨立地為氫原子或由R'所表示的取代基中的任一者。
- 如請求項1或請求項3所述的銥錯合物化合物,其中所述式(5)中,兩個以上的鄰接的R1 ~R10 、R11 與R12 、兩個以上的鄰接的R13 ~R17 、或兩個以上的鄰接的R18 ~R22 可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環。
- 請求項3或請求項4所述的銥錯合物化合物,其中所述式(5)由下述式(6)所表示: 式(6)中,R1 ~R22 、m與所述式(5)中含義相同; R23 及R25 分別獨立地選自-N(R')2 、-COOR'、-C(=O)R'、-C(=O)NR'、-P(=O)(R')2 、-S(=O)R'、-S(=O)2 R'、-OS(=O)2 R'、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基、或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中; R24 選自氫原子、D、-N(R')2 、-COOR'-、-C(=O)R'、-C(=O)NR'、-P(=O)(R')2 、-S(=O)R'、-S(=O)2 R'、-OS(=O)2 R'、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷氧基、碳數1以上且30以下的直鏈、分支或環狀烷硫基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀烯基、碳數2以上且30以下的直鏈、分支或環狀炔基、碳數5以上且60以下的芳香族基、碳數5以上且60以下的雜芳香族基、碳數5以上且40以下的芳氧基、碳數5以上且40以下的芳硫基、碳數5以上且60以下的芳烷基、碳數5以上且60以下的雜芳烷基、碳數10以上且40以下的二芳基胺基、碳數10以上且40以下的芳基雜芳基胺基、或碳數10以上且40以下的二雜芳基胺基中; 兩個以上的鄰接的R23 ~R25 可相互鍵結而形成脂肪族或芳香族或者雜芳香族的單環或縮合環; 所述烷基、所述烷氧基、所述烷硫基、所述烯基及所述炔基可進一步由一個以上的R'取代;該些基中的一個-CH2 -基或者兩個以上的不鄰接的-CH2 -基可取代為-C(-R')=C(-R')-、-C≡C-、-Si(-R')2 、-C(=O)-、-NR'-、-O-、-S-、-CONR'-或二價芳香族基;該些基中的一個以上的氫原子可由D、F、Cl、Br、I或-CN取代; 所述芳香族基、所述雜芳香族基、所述芳氧基、所述芳硫基、所述芳烷基、所述雜芳烷基、所述二芳基胺基、所述芳基雜芳基胺基及所述二雜芳基胺基可分別獨立地進一步由一個以上的R'取代; R23 ~R25 具有R'時的R'與所述式(5)中的R'同樣。
- 如請求項1至請求項5中任一項所述的銥錯合物化合物,其中所述式(2)、所述式(5)或所述式(6)中的R1 ~R4 及R13 ~R22 中的至少一個含有碳數4~30的烷基或碳數5~30的芳烷基。
- 如請求項1至請求項6中任一項所述的銥錯合物化合物,其中所述式(2)、所述式(5)或所述式(6)中的取代基R13 、R17 、R18 及R22 中至少一個以上為碳數1~4的烷基或可具有取代基的芳香環基。
- 如請求項7所述的銥錯合物化合物,其中所述式(2)、所述式(5)或所述式(6)中的取代基R18 及R22 均為碳數1~4的烷基。
- 如請求項1至請求項8中任一項所述的銥錯合物化合物,其中所述式(2)、所述式(5)或所述式(6)中的取代基R14 、R15 、R16 、R19 、R20 及R21 中至少一個以上為烷基、可具有取代基的芳香環基、或芳烷基中的任一者。
- 如請求項9所述的銥錯合物化合物,其中所述式(2)、所述式(5)或所述式(6)中的取代基R14 、R15 、R16 、R19 、R20 及R21 中至少一個以上為經取代的芳香環基,所述取代基為芳烷基。
- 如請求項1至請求項10中任一項所述的銥錯合物化合物,其中所述式(2)、所述式(5)或所述式(6)中的取代基R13 、R17 、R18 及R22 中至少一個以上為經取代的芳香環基,所述取代基為芳烷基。
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