TWI697541B - 銥錯合物、含有該錯合物的有機電場發光元件、顯示裝置及照明裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題,係提供一種新穎銥錯合物,及藉由使用該化合物製作而改善元件壽命的有機電場發光元件,以及使用該有機電場發光元件的顯示裝置及照明裝置。本發明係關於下式(1)所示的銥錯合物。

Description

銥錯合物、含有該錯合物的有機電場發光元件、顯示裝置及照明裝置
本發明係關於一種銥錯合物,特別係關於一種可作為有機電場發光元件之發光層材料的銥錯合物、含該化合物及溶劑的組成物、含該化合物的有機電場發光元件、含該有機電場發光元件的顯示裝置及照明裝置。
近年,有機EL照明及有機EL顯示器等,使用有機電場發光元件(以下稱為「有機EL元件」)的各種電子裝置正逐漸被實用化。有機EL元件,因為施加電壓低、消耗電力小、亦可以三原色發光,故有人研究將其用於照明及顯示器。為了實現該等裝置,針對發光材料不僅調整發光波長,亦被積極研究如何改善發光元件的發光效率及驅動壽命。
以提升發光效率為目的,有人提出在有機EL元件的發光層中使用磷光發光材料。作為磷光發光材料,可舉例如:以雙(2-苯基吡啶-N,C2’)銥乙醯丙酮(Ir(ppy)2(acac))、參(2-苯基吡啶-N,C2’)(Ir(ppy)3)銥為首的鄰金屬化(Ortho Metalation)銥錯合物,此已廣為人知。
主要係使用真空蒸鍍法,作為使用磷光發光材料形成有機EL元件的方法。然而,一般係藉由積層發光層、電荷注入層及電荷傳輸層等複數的層,以製造元件。因此,真空蒸鍍法中,蒸鍍製程變得繁雜,生產性不佳,而具有該等元件所構成之照明及顯示器的面板非常難以大型化 的問題。
另一方面,有機EL元件,亦可藉由塗布法成膜,而形成層。相較於真空蒸鍍法,塗布法易於形成穩定的層,故被期待用於顯示器與照明裝置的量產化,以及應用於大型裝置。
為了以塗布法成膜,層所含的有機材料必須容易溶解於有機溶劑。一般係使用如甲苯這種低沸點、低黏度的溶劑。以這種溶劑作成的油墨,可輕易藉由旋轉塗布法等成膜。
針對以塗布法製造有機EL元件,主要必須提升鄰金屬化銥錯合物的溶解性。一般而言,可舉例如:以烷基或芳烷基等特定的官能基作為可溶解基團(solubilizing group)導入分子結構(專利文獻1、2)。再者,亦具有不導入可溶解基團,而是調整配位子的結構,藉此提升溶解性的例子(專利文獻3)。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:國際公開第2004/026886號
專利文獻2:國際公開第2013/105615號
專利文獻3:日本特開2014-74000號公報
然而,該等的專利文獻之中,針對磷光發光材料溶解於有機溶劑的容易程度,僅著眼於磷光發光材料單獨的溶解度。實際上,使用磷光發光材料作為有機EL元件之發光層的情況下,一般係併用混合電荷傳輸 材料的組成物,但並未著眼於此種組成物對於有機溶劑的溶解性。亦即,發明人判斷磷光發光材料在單獨的狀態下,係可溶解於有機溶劑,即使長期保存亦不會析出為結晶,但即使為保存穩定性亦良好的磷光發光材料,在與電荷傳輸材料混合的組成物的狀態下,上述保存穩定性可能會發生問題。
再者,由於作為磷光發光材料的銥錯合物抵抗還原的能力不佳,若接受電子而成為陰離子,則具有銥錯合物本身劣化,使得在發光層內存在於銥錯合物周圍的電荷傳輸材料劣化,而導至元件的發光效率及驅動壽命降低的問題。
更進一步,作為更加提升發光效率及驅動壽命的方法之一是提高發光層內的銥錯合物的濃度,意即可進行所謂的重摻雜。然而,使用具體記載於上述專利中之銥錯合物,並將其加入一般摻雜濃度的元件,研究重摻雜之元件發現由於其原本的發光效率低落,即使進行重摻雜效率亦未提高,或是反而導致驅動壽命降低的問題點。
本發明係鑒於上述課題所完成者,而本發明之課題係提供一種銥錯合物,其即使在與電荷傳輸材料混合的組成物的狀態下,亦具有良好的保存穩定性,且改善具有使用該組成物所形成之發光層的有機電場發光元件的元件特性。
再者,本發明之課題係提供元件壽命經改善的有機電場發光元件、以及使用該有機電場發光元件的顯示裝置及照明裝置。
本案發明人為解決上述課題而進行詳盡研討,結果發現,具 有某特定化學結構的銥錯合物,即使在與電荷傳輸材料混合的組成物的狀態下,保存穩定性亦良好,且可提高具有使用該組成物所形成之發光層的有機電場發光元件的發光效率,並可延長其驅動壽命,進而完成本發明。
亦即,本發明的主旨,如下述[1]~[9]。
[1]一種下式(1)所示的銥錯合物。
Figure 105116618-A0202-12-0004-3
式(1)之中,Ir表示銥原子。
環Cy1表示包含碳原子C1及C2的芳香環或雜芳環;環Cy2表示包含碳原子C3及氮原子N1的6員環雜芳環;環Cy3表示包含碳原子C4及C5的芳香環或雜芳環;環Cy4表示包含碳原子C6及氮原子N2的6員環雜芳環。
m=1或2;m+n=3。
a、b、c、d各自獨立地表示1~4的整數。
R1~R4各自獨立,其可選自氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、胺基、羥基、巰基、碳數1~30的烷基、碳數1~30的烷氧基、碳數2~30的烯基、碳數1~30的烷胺基、碳數3~30的芳氧基、碳數3~30的芳基、碳數3~30的雜芳基、碳數3~30的芳胺基、碳數7~40的芳烷基、式(2)或式(3)。
其中,R1或R2之中至少1者係以下式(2)表示;R3或R4之中至少1者係以下式(3)表示。
Figure 105116618-A0202-12-0005-4
式(2)之中,x表示0~10的整數。
h表示1~3的整數。
*表示原子鍵結。
R每次出現分別可為相同亦可不同,其各自獨立,可選自氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、氰基、被氟原子取代的碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、被碳數5~30的芳基取代的胺基或是碳數1~20的醯基。
R’每次出現分別可為相同亦可不同,其各自獨立,可選自被氟原子取代的碳數1~20的烷基或是被氟原子取代的碳數1~40的芳烷基。
Figure 105116618-A0202-12-0005-5
式(3)之中,k表示0~5的整數。
y表示1~10的整數。
*表示原子鍵結。
R與式(2)同義,R”每次出現分別可為相同亦可不同,其各自獨立,可選自氟原子、被 氟原子取代的碳數1~20的烷基、被碳數1~20的烷基或芳基取代的萘基、或是碳數1~20的雜芳基。
除了上式(2)及上式(3)所示的基團,該R1~R4的基團被下述基團所取代:氟原子、氯原子、溴原子、被氟原子取代的碳數1~30的烷基、被碳數1~30的烷基取代的碳數3~30的芳基或碳數3~30的芳胺基。
R1~R4分別為複數的情況,其分別可相同亦可不同。
複數的R1~R4相鄰的情況,相鄰的R1~R4彼此可直接鍵結,或是透過碳數3~12的伸烷基、碳數3~12的伸烯基或碳數6~12的伸芳基鍵結而形成環,該等的環亦可被下述基團取代:氟原子、氯原子、溴原子、被氟原子取代的碳數1~30的烷基、碳數1~30的烷氧基、碳數3~30的芳氧基、被碳數1~30的烷基取代的碳數3~30的芳基或碳數3~30的芳胺基。
再者,R1與R2,或是R3與R4可直接鍵結,或是透過碳數3~12的伸烷基、碳數3~12的伸烯基或碳數6~12的伸芳基鍵結而形成環,該等的環亦可被下述基團取代:氟原子、氯原子、溴原子、被氟原子取代的碳數1~30的烷基、碳數1~30的烷氧基、碳數3~30的芳氧基、被碳數1~30的烷基取代的碳數3~30的芳基或是碳數3~30的芳胺基取代。
[2]如上述[1]所記載的銥錯合物,其中以下式(4)表示上式(2),且以下式(5)表示上式(3)。
[化4]
Figure 105116618-A0202-12-0007-6
p表示0~2的整數;q表示0~10的整數;r表示0~2的整數;p+q+r表示0~10的整數。
*表示原子鍵結。
R、R’及h與式(2)同義。
Figure 105116618-A0202-12-0007-7
s表示0~2的整數;t表示1~10的整數;u表示0~2的整數;w表示0~4的整數;s+t+u+w表示1~10的整數。
*表示原子鍵結。
R、R”及k與式(3)同義。
[3]如上述[1]或[2]所記載的銥錯合物,其中R1之中至少1者係以式(2) 或式(4)表示,且R3之中至少1者係以式(3)或式(5)表示。
[4]如上述[1]~[3]任一項所記載的銥錯合物,其中R’係選自被氟原子取代的碳數4~40的芳烷基。
[5]如上述[1]~[4]任一項所記載的銥錯合物,其中Cy1及Cy3為苯環。
[6]一種組成物,其含有如上述[1]~[5]任一項所記載的銥錯合物。
[7]一種有機電場發光元件,其含有如上述[1]~[5)任一項所記載的銥錯合物。
[8]一種顯示裝置,其具有如上述[7]所記載的有機電場發光元件。
[9]一種照明裝置,其具有如上述[7]所記載的有機電場發光元件。
本發明的銥錯合物可溶於有機溶劑,而能夠以塗布法製作有機電場發光元件。從包含該銥錯合物的有機電場發光元件的發光效率高且驅動壽命長的觀點來看,該銥錯合物作為有機電場發光元件用材料係為有用。更進一步,使用該銥錯合物所得之有機電場發光元件,作為顯示裝置及照明裝置係為有用。
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‧‧‧電子注入層
9‧‧‧陰極
第一圖係示意顯示本發明之有機電場發光元件的結構之一例的剖面圖。
以下詳細說明本發明的實施的形態,但本發明並不被限定於以下的實施形態,在其主旨的範圍內可進行各種變形而據以實施。
此處,本說明書之中「質量%」與「重量%」及「質量份」與「重量 份」分別為同義。
<銥錯合物>
本發明的銥錯合物係下式(1)所示的化合物。
Figure 105116618-A0202-12-0009-8
以下,詳述式(1)的各種構成。
<環Cy1及環Cy3>
環Cy1表示包含配位於銥原子之碳原子C1及C2的芳香環或雜芳環,環Cy3表示包含配位於銥原子之碳原子C4及C5的芳香環或雜芳環。具體而言,較佳為苯環、萘環、蔥環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯並芘環、稠二萘(chrysene)環、三苯環、熒蒽環、呋喃環、苯並呋喃環、二苯並呋喃環、噻吩環、苯並噻吩環、二苯並噻吩環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、噁二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯並咪唑環、吡咯並吡唑環、吡咯並吡咯環、噻吩並吡咯環、噻吩並噻吩環、呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩並呋喃環、苯並異噁唑環、苯並異噻唑環、苯並咪唑環、吡啶環、吡嗪環、噠嗪環、嘧啶環、三嗪環、喹啉環、異喹啉環、
Figure 105116618-A0202-12-0009-82
啉(shinorine)環、喹
Figure 105116618-A0202-12-0009-83
啉環、苯並咪唑環、呸啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環。該等的環之中,較佳為下述的環:為了提升發光波長及溶解性,或是控制元件的波長並提升耐久性,而經常將適當的取代基導入該等環上、且這種取代基的導入方法已廣為人 知的環。環Cy1及環Cy3再佳為烴芳香環,更佳為苯環或萘環,特佳為苯環。
<環Cy2及環Cy4>
環Cy2表示包含碳原子C3及配位於銥原子之氮原子N1的6員環雜芳環、環Cy4表示包含碳原子C6及配位於銥原子之氮原子N2的6員環雜芳環。具體而言,較佳為:吡啶環、吡嗪環、噠嗪環、嘧啶環、三嗪環、喹啉環、異喹啉環、
Figure 105116618-A0202-12-0010-84
啉環、喹
Figure 105116618-A0202-12-0010-86
啉環、呸啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環。從容易導入取代基、且容易調整發光波長及溶解性,以及與銥錯合化時可產率良好地進行合成之方法已廣為人知的觀點來看,該等的環之中,較佳為:吡啶環、吡嗪環、喹啉環、異喹啉環、嘧啶環、三嗪環、喹
Figure 105116618-A0202-12-0010-87
啉環、喹唑啉環,更佳為吡啶環、嘧啶環、喹啉環、異喹啉環、喹
Figure 105116618-A0202-12-0010-88
啉環。
<R1、R2、R3、R4>
R1、R2、R3、R4,分別表示與環Cy1、環Cy2、環Cy3、環Cy4鍵結的基團。在R1、R2、R3、R4為複數的情況,其可分別相同亦可不同。R1~R4各自獨立,其可選自氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、胺基、羥基、巰基、碳數1~30的烷基、碳數1~30的烷氧基、碳數2~30的烯基、碳數1~30的烷胺基、碳數3~30的芳氧基、碳數3~30的芳基、碳數3~30的雜芳基、碳數3~30的芳胺基、碳數7~40的芳烷基、式(2)或式(3)。
a、b、c、d各自獨立地表示1~4的整數。
從充分保持錯合物之溶解性且電洞傳輸性良好的觀點來看,a較佳為1~2,最佳為1。
從充分保持錯合物之溶解性且調整耐久性與發光色的觀點來看,b較佳為0~2,更佳為0~1,最佳為0。
從充分保持錯合物之溶解性且電洞傳輸性良好的觀點來看,c較佳為1~2,最佳為1。
從充分保持錯合物之溶解性且調整耐久性與發光色的觀點來看,d較佳為0~2,更佳為0~1,最佳為0。
其中,R1或R2之中至少一者為下式(2)所示的基。元件內部之中,發光材料雖可傳輸電荷,但在重摻雜元件之中,其被認為特別擔任傳輸電洞的角色。若電洞難以傳輸,則發光層中電荷再鍵結的位置被限制,而導致發光效率甚至是驅動壽命降低。電洞的傳輸,大多與環Cy1及其取代基相依,故從容易傳輸電洞的觀點來看,至少一個R1為式(2)所示的基團較佳。
Figure 105116618-A0202-12-0011-9
x表示0~10的整數,從充分保持錯合物之溶解性且電洞傳輸性良好的觀點來看,較佳為0以上,更佳為1以上,再更佳為2以上。另外,較佳為10以下,更佳為8以下,再佳為6以下。
h表示1~3的整數,從充分保持錯合物之溶解性的觀點來看,較佳為1。
*表示原子鍵結。
R每次出現分別可為相同亦可不同,其各自獨立,可選自氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、氰基、亦可更被氟原子取代的碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、亦可更被碳數5~30的芳基取代的胺基或碳數1~20的醯基;較佳為氫原子、氟原子、氰基、亦可更被氟原子取代的碳數1~20的烷 基。從提高電洞傳輸性的觀點來看,R更佳為氫原子,特佳為所有的R皆為氫原子。再者,從使發光波長短波長化的觀點來看,較佳為亦可至少一個R為氟原子、氰基、或亦可更被氟原子取代的碳數1~20的烷基;更佳為在具有一個配位子的R之中,僅一個或兩個R為氟原子、氰基、或亦可更被氟原子取代的碳數1~20的烷基、最佳為在具有一個配位子的R之中,僅一個R為氰基、或亦可更被氟原子取代的碳數1~20的烷基。
R’每次出現分別可為相同亦可不同,其各自獨立,可選自亦可更被氟原子取代的碳數4~20的烷基或亦可更被氟原子取代的碳數4~40的芳烷基,較佳為碳數5~12的直鏈烷基或碳數4~40的芳烷基,再佳為碳數4~40的芳烷基。
作為碳數4~20的烷基的例子,如直鏈的烷基及分支的烷基、環狀的烷基等,更具體而言,可舉例如:正丁基、正戊基、正己基、正辛基、異丙基、異丁基、環己基等。從溶解性與耐久性的觀點來看,較佳為直鏈的烷基、更佳為碳數5~12的直鏈烷基。
作為碳數4~40的芳烷基的例子,可列舉:苯基甲基、苯基乙基、1,1-二甲基-1-苯基甲基、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、7-苯基-1-正庚基、8-苯基-1-正辛基、4-苯基環己基等。
若能夠保持銥錯合物的溶解性,且提高與發光層內的電荷傳輸材料的親和性而使分散性提升進而抑制凝聚,即可減少損及元件之發光效率及驅動壽命的情況。從此觀點來看,作為R的較佳基團,為同時具有「確保溶解性的伸烷基部位」及「與電荷傳輸材料具有親和性之芳香族基」的 碳數4~40的芳烷基,再佳的基團為碳數4~30的芳烷基;從對於溶劑之溶解性與合成之容易程度的觀點來看,特佳為1,1-二甲基-1-苯基甲基、5-苯基-1-正丙基、6-苯基-1-正己基、7-苯基-1-正庚基及8-苯基-1-正辛基。
再者,R3或R4之中至少一者為下式(3)所示的基團。元件內部中之發光材料雖可傳輸電荷,但在重摻雜元件之中,其被認為特別擔任傳輸電洞的角色。若電洞難以傳輸,則發光層中電荷再鍵結的位置被限制,而導致發光效率甚至是驅動壽命降低。因為電洞的傳輸大多與環Cy3及其取代基相依,故從容易傳導電洞的觀點來看,至少一個R3為式(3)所示的基團較佳。
Figure 105116618-A0202-12-0013-10
y表示1~10的整數,從充分保持錯合物之溶解性且電洞傳輸性良好的觀點來看,較佳為2以上。再者,較佳為8以下,再佳為6以下。
k表示0~5的整數,從充分保持錯合物之溶解性且電洞傳輸性良好的觀點來看,較佳為0或1,從電洞傳輸性更為良好的觀點來看,更佳為0。
*表示原子鍵結。
式(3)中的R與式(2)同義。
R”每次出現分別可為相同亦可不同,其各自獨立,可選自氟原子、亦可更被氟原子取代的碳數1~20的烷基、亦可被碳數1~20的烷基或芳基取代的萘基、或是亦可被碳數1~20的芳基取代的雜芳基。從促進電洞之傳輸性 的觀點來看,較佳為碳數1~20的烷基或萘基,更佳為碳數1~3的烷基或萘基。
R1之中至少1者以式(2)表示,且R3之中至少1者以式(3)表示的情況最佳。此時,本發明中的銥錯合物,具有至少一個烷基或芳烷基、較佳為芳烷基以作為R1,且具有至少一個將2個以上的伸苯基鍵結的基團以作為R3,如後所述,藉此較容易得到本發明的效果。
除了式(2)及式(3)所示的基團以外,R1~R4的該基團亦可更被下述基團取代:氟原子、氯原子、溴原子、亦可更被氟原子取代的碳數1~30的烷基、亦可更被碳數1~30的烷基取代的碳數3~30的芳基或碳數3~30的芳胺基。
更進一步,複數的R1~R4相鄰的情況,相鄰的R1~R4可彼此直接鍵結,或是透過碳數3~12的伸烷基、碳數3~12的伸烯基或碳數6~12的伸芳基鍵結而形成環,該等的環亦可更被下述基團取代:氟原子、氯原子、溴原子、亦可更被氟原子取代的碳數1~30的烷基、亦可更被碳數1~30的烷基取代的碳數3~30的芳基或碳數3~30的芳胺基。
再者,R1與R2,或是R3與R4可直接鍵結,或是透過碳數3~12的伸烷基、碳數3-12的伸烯基或碳數6~12的伸芳基鍵結而形成環,該等的環亦可更被下述基團取代:氟原子、氯原子、溴原子、亦可更被氟原子取代的碳數1~30的烷基、亦可更被碳數1~30的烷基取代的碳數3~30的芳基或碳數3~30的芳胺基。
作為上述環的具體例,可列舉:茀環、咔唑環、卡林環、二氮雜咔唑環、萘環、菲環、蔥環、稠二萘(chrysene)環、三苯環、喹啉環、異喹啉環、喹唑啉環、苯並喹啉環、氮雜菲環、氮雜蔥環、氮雜三苯環等。若π電子共軛的縮環結構太大,則導致發光波長變長至紅外光區域,而使得 溶解性降低,故較佳為選自茀環、咔唑環、喹啉環、異喹啉環、喹唑啉環、氮雜三苯環。
碳數1~30的烷基,可舉例如:甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、己基、辛基、異丁基等,其中較佳為甲基。
碳數1~30的烷氧基,可舉例如:甲氧基、乙氧基、丙基氧基、辛基氧基等,其中較佳為甲氧基。
碳數2~30的烯基,可舉例如:乙烯基、丙烯基、3-丁烯基、2-丁烯基、1,3-丁二烯基等,其中較佳為乙烯基。
碳數1~30的烷胺基,可舉例如:甲胺基、二甲胺基、二乙胺基、二丁胺基、辛胺基、二辛胺基等,其中較佳為甲胺基或二甲胺基。
碳數3~30的芳氧基,可舉例如:丙烯基氧基、苯氧基、甲苯基氧基等,其中較佳為苯氧基。
碳數3~30的芳基,可列舉例如:苯基、聯苯基、三苯基、萘基、萘基苯基、萘基聯苯基等,其中較佳為苯基、聯苯基、三苯基。
碳數3~30的雜芳基,可舉例如:吡啶基、嘧啶基、三嗪基、苯基吡啶基、苯基嘧啶基、二苯基嘧啶基等。
碳數3~30的芳胺基,可舉例如:苯基胺基、二苯基胺基、二甲苯胺基、二(2,6-二甲苯基)胺基等。
碳數7~40的芳烷基,可舉例如:例示為「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」的1,1-二烷基-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、7-苯基-1-正庚基、8-苯基-1-正辛基、4-苯基環己基等。
<m、n>
m為1或2,但從充分保持錯合物之溶解性且電洞傳輸性提升的觀點來看,m=1更佳。另外,m+n=3。
<上式(2)及上式(3)的較佳態樣>
上式(2)較佳係表示為下式(4)。
Figure 105116618-A0202-12-0016-11
式(4)中,p表示0~2的整數,q表示0~10的整數,r表示0~2的整數,p+q+r表示0~10的整數。*表示原子鍵結。再者,R、R’及h與式(2)同義。
從高度保持溶解性的觀點來看,p更佳為0或1,r更佳為0或1。
從高度保持電洞傳輸性的觀點來看,p+q+r表示0~5的整數更佳。
再者,上式(3)較佳係以下式(5)表示。
Figure 105116618-A0202-12-0016-12
式(5)中,s表示0~2的整數,t表示1~10的整數,u表示0~2的整數,w表示0~4的整數,s+t+u+w為1~10的整數。*表示原子鍵結。再者,R、R”及k與式(3)同義。
從高度保持溶解性的觀點來看,s更佳為0或1,u更佳為0或1。
從高度保持電洞傳輸性的觀點來看,s+t+u+w表示0~5的整數更佳。
以下敘述上式(4)及上式(5)為更佳的理由。上式(2)及上式(3),隔著由苯環所形成的鍵結。該鍵結樣式具有鄰、間、對位。其中,在鄰位鍵結的情況,相鄰的苯環互相成為立體障礙,而產生很大的扭矩(torsion)。雖因為該扭矩使得錯合物的溶解性提升,但苯環的π電子的共軛變小,而必定對於電洞傳輸性有不良的影響。因此,較佳鍵結樣式為間或對位。特別是,與Cy1或Cy3直接鍵結的苯環具有對位的鍵結樣式的情況下,從銥原子至與其相鄰的苯環,具有擴大的π電子共軛,而呈現較佳的電洞傳輸效果。
再者,本發明之銥錯合物中,式(2)為式(4)且式(3)為式(5)的情況再更佳。
再者,更佳為R1之中至少1者以式(2)或式(4)表示,且R3之中至少1者以式(3)或式(5)表示。
再者,再佳為R1之中至少1者以式(4)表示,且R3之中至少1者以式(5)表示。
<具體例>
以下雖顯示本發明之銥錯合物的較佳具體例,但本發明並不限定於該等具體例。
Figure 105116618-A0202-12-0018-13
Figure 105116618-A0202-12-0019-14
Figure 105116618-A0202-12-0020-15
<結構上的特微>
使用本發明之銥錯合物的發光層形成用塗布液,亦即,在與電荷傳輸材料共存的溶液狀態下不會析出而維持均勻狀態,即所謂的保存穩定性提升,以及元件之發光效率及驅動壽命提升等的元件特性改善的理由,推測如下。
為了提高對於有機溶劑的溶解性,一般係在銥錯合物的配位子中導入具有柔軟結構的基團,其含有烷基或芳烷基等的脂肪族烴基。因為該等的基團可取得多種的構形,故在結晶化時,用以提升再次排列的能量。因此,銥錯合物變得難以結晶化,而能夠期待溶解性提升的效果。
此外,對於銥錯合物對稱性良好地導入該等柔軟結構的情況下,亦即成為全同(homoleptic)型錯合物的情況下,用以降低結晶化的再次排列能量,使得結晶化變得容易,而無法得到充分提升溶解性的效果。
更進一步,共存於發光層形成用塗布液的電荷傳輸材料,一般不具有含該等柔軟結構的基團,而係具有苯環相連的剛直結構。一般熟知化學結構相似的化合物彼此容易互溶的傾向,但藉由上述方法,溶解性應增加的銥錯合物與電荷傳輸材料,其結構的相似程度必定不高,故藉由使該等的化合物共存,任一化合物,特別是電荷傳輸材料對於有機溶劑的溶解性顯著降低,而容易析出為固體。
除此之外,因為具有該等柔軟結構的基團,本質上即為絕緣體,故阻礙電荷注入銥錯合物,並且阻礙銥錯合物之間或是銥錯合物與主體之間的電荷傳輸。再者,因為基團的運動性高,而提供來自激發狀態的無輻射去活化的路徑,結果存在使發光效率變差的缺點。
另一方面,在將「以間伸苯基為代表的、與伸芳基連結的取代基」導入配位子的情況,雖不如烷基的程度,但仍可取得多種構形,故可具有適用於塗布法的充分溶解性。更進一步,元件內部之中的發光材料雖可傳輸電荷,但因為伸苯基連結為長形,π電子的軌域或是空軌域空間性地擴張,而導致容易發生電荷的傳輸。特別是,具有「伸苯基連結為長形 之基團」的銥錯合物,變得容易接收電洞。藉由將這種銥錯合物在發光層中使用為發光材料,可提升發光層內的電洞傳輸性。更進一步,吾人認為,藉由調整這種銥錯合物的摻雜濃度,可調整發光層內的發光位置。電荷容易傳輸,表示在元件中的發光層中的電荷再鍵結之位置的範圍變大,故可期待改善發光效率及驅動壽命。然而,與此同時,導電性優良即是發光層內之中銥錯合物彼此的相互作用不會被妨礙,特別在重摻雜時,併發「因為激發子彼此的相互作用或是激發子與電荷的相互作用所造成的激發子消滅,即濃度消光」,而導致發光效率上升的幅度變小,或是反而導致其降低。
如本發明,在適當的狀態下使上述2種配位子同時存在於一個銥錯合物上,能有效彌補該等的缺點。藉由成為雜配位(heteroleptic)型錯合物,降低銥錯合物的對稱性,且藉由存在具有「將不具柔軟結構的伸苯基連結的基團」的配位子,而提高與電荷傳輸材料的相似性,藉此可提升發光層形成用塗布液的保存穩定性。
再者,在以本發明中的銥錯合物作為發光材料而用於發光層的有機EL元件之中,能夠期待提升驅動壽命的效果。吾人認為其作用機構如下。吾人認為,具有將伸苯基連結為長形之基團的銥錯合物,因為容易接收電洞,故通電驅動狀態下的元件其發光層內的銥錯合物,幾乎變成接收電洞的狀態。更進一步,本發明中的銥錯合物亦具有絕緣性的芳烷基。芳烷基作為絕緣性的隔離物,適度地抑制本發明之銥錯合物的電洞傳輸性。因此,在接收電洞之狀態的陽離子狀態下存在的機率提高。陽離子狀態的銥錯合物若接收電子會隨即發光,故被認為能夠提高發光效率。再者,因為陽離子狀態的銥錯合物穩定,故被認為驅動壽命亦提升。
本發明中,藉由在配位子內配置「以伸苯基連結為主的適當取代基部分」與「可溶解部分」,以消除上述的缺點,而可雙方面地提高元件的發光效率以及延長驅動壽命。
<有機溶劑>
濕式成膜法,係在發光層的有機材料溶於有機溶劑的期間,藉由旋轉塗布法或噴塗法等進行塗布,之後藉由將有機溶劑加熱或減壓,或是噴附非活性氣體等,藉此使其蒸發氣化進而成膜的方法。若有必要,為了使已成膜的有機材料成為溶劑不溶性,例如,可在有機材料的分子中,存在C=C基、C≡C基或是苯並環丁烯基這樣的交聯基,而可藉由加熱或是光照射等習知的方法使其交聯而不溶解。
這種濕式成膜法之中,較佳使用的有機溶劑的種類,可列舉:如己烷、庚烷、甲基乙基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等的亦可取代的脂肪族烴;如甲苯、二甲苯、苯環己烷、苯甲酸乙酯的亦可取代的芳香族系烴;如環己烷、環己酮、甲基環己酮、3,3,5-三甲基環己酮的亦可取代的脂環式烴等。該等化合物可單獨使用,為了作為適用於塗布製程的塗布液,亦可混合複數種類的溶劑以作為組成物使用。作為主要使用的有機溶劑的種類,較佳為芳香族系烴或脂環式烴,更佳為芳香族系烴。特別是苯環己烷,其在濕式成膜製程之中,具較佳黏度與沸點。因此,適用於濕式成膜法的銥錯合物的溶解性,在大氣壓下25℃之中,相對於苯環己烷,一般在0.5質量%以上,較佳為1.0質量%以上,更佳為1.5質量%以上。
<銥錯合物的合成方法>
藉由習知方法的組合等,可合成本發明的銥錯合物。藉由組合所謂的 鈴木-宮浦耦合反應等習知的有機合成反應,可合成配位子。銥錯合物,可藉由該配位子與銥化合物合成。
針對銥錯合物的合成方法、可例示:經由下式(A)所示之氯交聯銥二核錯合物的方法(M.9.Colombo,T.C.Brunold,T.Riedener,H.U.Gudel,Inorg.Chem.,1994,33,545-550),從下式(B)二核錯合物,更使氯交聯與乙醯丙酮交換,而轉換為單核錯合物之後,得到目標物的方法(S.Lamansky,P.Djurovich,D.Murphy,F.Abdel-Razzaq,R.Kwong,I.Tsyba,M.Borz,B.Mui,R.Bau,M.Thompson,Inorg.Chem.,2001,40,1704-1711)等,但並不限於該等方法。再者,式(A)及(B)之中,R表示氫或任意的取代基;複數存在的R可相同亦可不同。
例如,下式(A)所示的典型的反應條件如以下所述。作為第一階段,藉由2當量的第一配位子與1當量的氯化銥n水合物的反應,合成氯交聯銥二核錯合物。溶劑一般係使用2-乙氧基乙醇與水的混合溶劑,但亦可為無溶劑或是使用其他溶劑。可過量使用配位子,或使用鹼等的添加劑來促進反應。可使用溴等其他的交聯性陰離子配位子來代替氯。雖未特別限定反應溫度,但一般係在0℃~250℃,較佳為50℃~150℃的範圍內。
Figure 105116618-A0202-12-0024-16
第二階段,係添加如三氟甲烷磺酸銀的鹵離子捕捉劑,使其與第二配位子接觸,而得到作為目標的錯合物。溶劑一般係使用乙氧基乙醇或二乙二醇二甲醚,但根據配位子的種類,亦可為無溶劑或是使用其他的溶劑,亦可混合使用多種溶劑。因為具有「即使不添加鹵離子捕捉劑仍可進行反應」的情況,而非為必要,但為了提高反應收率,並且選擇性地合成量子收率高的面式異構物,添加該捕捉劑係為有利。反應溫度雖未特別限制,但一般係在0℃~250℃的範圍內進行。
再者,說明式(B)所示的典型反應條件。與第一階段的二核錯合物可以與式(A)相同的方式合成。第二階段,使該二核錯合物,與「1當量以上的如乙醯丙酮的1,3-二醇化合物」以及「1當量以上的將如碳酸鈉之該1,3-二醇化合物的活性氫去除所得到的鹼性化合物」反應,藉此轉換成配位有「1,3-二酮酸(dionate)配位子」的單核錯合物。一般係使用可溶解原料之二核錯合物的乙氧基乙醇或二氯甲烷等的溶劑,但在配位子為液狀的情況下,亦可以無溶劑實施。反應溫度雖未特別限制,一般係在0℃~200℃的範圍內進行。
Figure 105116618-A0202-12-0025-17
第三階段,係使第二配位子反應1當量以上。溶劑的種類與量並未特別限制,第二配位子在反應溫度下為液體的情況下,亦可為無溶劑。反應溫度亦未特別限制,但因為稍為缺乏反應性,故大多在100℃~300℃的較高溫下使其反應。因此,較佳係使用甘油等高沸點的溶劑。
最終反應後,為了去除未反應原料、反應副生成物及溶劑而進行精製。雖可使用一般有機合成化學中的精製操作,但如上述非專利文獻記載,主要係藉由順相的矽膠管柱層析進行精製。展開液可使用己烷、庚烷、二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、甲苯、甲乙酮、甲醇的純溶液或混合液。亦可改變條件進行多次精製。亦可因應需求,實施其他的層析技術(逆相矽膠層析、尺寸排除層析、紙層析)、分液洗淨、再沈殿、再結晶、粉體的懸浮洗淨、減壓乾燥等的精製操作。
<銥錯合物的用途>
本發明的銥錯合物,適合作為用於有機電場發光元件的材料,亦即適合作為有機電場發光元件材料使用,且亦適合作為有機電場發光元件及其他發光元件等的發光材料使用。
<含銥錯合物的組成物>
本發明的銥錯合物,因為溶解性優良,故較佳與溶劑一起使用。以下,針對含有本發明之銥錯合物與溶劑的組成物(含銥錯合物的組成物)進行說明。
本發明的含銥錯合物的組成物,含有上述之本發明的銥錯合物及溶劑。本發明之含銥錯合物的組成物,一般係用於藉由濕式成膜法形成層或薄膜,特佳為使用於形成有機電場發光元件的有機層。該有機層特 佳為發光層。
亦即,含銥錯合物的組成物,較佳為有機電場發光元件用組成物,更進一步,特佳係使用為發光層形成用組成物。
該含銥錯合物的組成物中,本發明之銥錯合物的含量,一般在0.001質量%以上,較佳為0.01質量%以上;一般99.9質量%以下,較佳為99質量%以下。藉由使組成物之銥錯合物的含量在該範圍內,從鄰接的層(例如,電洞傳輸層或電洞阻擋層)至發光層的效率良好,能夠進行電洞或電子的注入,並且降低驅動電壓。再者,在含銥錯合物的組成物中,可僅包含1種本發明的銥錯合物,亦可包含2種以上的本發明之銥錯合物的組合。
在將本發明之含銥錯合物的組成物使用於例如有機電場發光元件的情況下,除了上述的銥錯合物及溶劑之外,有機電場發光元件可特別含有用於發光層的電荷傳輸性化合物。
使用本發明之含銥錯合物的組成物,形成有機電場發光元件之發光層的情況下,較佳係以本發明之銥錯合物作為發光材料,並包含其他電荷傳輸性化合物以作為電荷傳輸材料。
本發明之含銥錯合物的組成物所含有之溶劑,係用於「以濕式成膜形成包含銥錯合物之層」的液體成分,其有揮發性。
該溶劑中,因為作為溶質的本發明之銥錯合物具有高溶解性,故只要係可良好地溶解後述電荷傳輸性化合物的溶劑,則並未特別限定。作為較佳溶劑,可舉例如:正癸烷、環己烷、乙基環己烷、十氫萘(decalin)、雙環己烷等的烷烴類;甲苯、二甲苯、均三甲苯、苯環己烷、四氫奈(tetralin)等的芳香族烴類:氯苯、二氯苯、三氯苯等的鹵化芳香族烴類;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、二苯基醚等的芳香族醚類;乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等的芳香族酯類;環己酮、環辛酮、葑酮(fenchone)等的脂環族酮類;環己醇、環辛醇等的脂環族醇類;甲基乙基酮、二丁基酮等的脂肪族酮類;丁醇、己醇等的脂肪族醇類;乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-單甲醚乙酸酯(PGMEA)等的脂肪族醚類等。
其中,較佳為烷烴類或芳香族烴類,特別是苯環己烷,在濕式成膜製程之中,具有較佳的黏度與沸點。
該等的溶劑,可單獨使用1種,或任意組合2種以上,亦可以成比例使用。
溶劑的沸點一般在80℃以上,較佳為100℃以上,更佳為120℃以上,再者,一般在270℃以下,較佳為250℃以下,更佳為230℃以下。若低於該範圍,則在濕式成膜時,因為來自組成物的溶劑蒸發,可能導致成膜穩定性降低。
溶劑的含量,在含銥錯合物的組成物之中,較佳為1質量%以上,更佳為10質量%以上,特佳為50質量%以上,再者,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。一般發光層的厚度為3~200nm左右,但若溶劑的含量低於該下限,則組成物的黏性變得過高,可能導致成膜操作性降低。另一方面,若超過該上限,則成膜後去除溶劑導致所得的膜厚逐漸消失,而具有難以成膜的傾向。
可使用以往的有機電場發光元件用材料,作為本發明之含銥 錯合物的組成物可含有的其他電荷傳輸性化合物。例如,可列舉:吡啶、咔唑、萘、苝、芘、蔥、稠二萘、稠四苯、菲、蔻、熒蒽、苯並菲、茀、萘乙熒蒽(Acetonaphtho fluoranthene)、香豆素、p-雙(2-苯基乙烯基)苯及該等的衍生物、喹吖酮衍生物、DCM(4-(二氰亞甲基)-2-甲基-6-(p-二甲胺基苯乙烯基)-4H-吡喃,4-(dicyamomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran)系化合物、苯并哌喃衍生物、若丹明(Rhodamine)衍生物、苯並硫基氧雜蒽衍生物、氮雜苯並硫基氧雜蒽、芳胺基被取代的縮合芳香族環化合物、芳胺基被取代的苯乙烯基衍生物等。
該等化合物可單獨使用1種,或任意組合2種以上,亦可以特定比例使用。
再者,相對於含銥錯合物的組成物中的本發明之銥錯合物1質量份,含銥錯合物的組成物中的其他電荷傳輸性化合物的含量一般為1000質量份以下,較佳為100質量份以下,再佳為50質量份以下;一般為0.01質量份以上,較佳為0.1質量份以上,再佳為1質量份以上。
本發明的含銥錯合物的組成物中,除了上述化合物等以外,亦可因應需求更含有其他化合物。例如,除了上述溶劑以外,亦可含有其他溶劑。作為這樣的溶劑,可舉例如:N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等的醯胺類、二甲基亞碸等。該等化合物可單獨使用1種,或任意組合2種以上,亦可成比例使用。
<有機電場發光元件>
以下詳細說明本發明的有機電場發光元件、有機電發光照明裝置及有 機電發光顯示裝置的實施態樣,但只要未超出本發明的主旨,則不限於該等之內容。
(基板)
基板係作為有機電場發光元件的支持體,一般係使用石英、玻璃板、金屬板、金屬箔、塑膠膜或片材等。該等材料之中,較佳為玻璃板、聚酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚碸等的透明合成樹脂板。基板較佳為氣體屏障性高的材質,其不易因外部氣體引起有機電場發光元件之劣化。因此,特別在使用如合成樹脂製基板等的氣體屏障性低的材質的情況中,較佳係至少在基板的單面設置緻密的矽氧化膜等,以提升氣體屏障性。
(陽極)
陽極發揮將電洞注入發光層側之層的功能。陽極一般係由鋁、金、銀、鎳、鈀、鉑等的金屬;銦及/或是錫的氧化物等的金屬氧化物;碘化銅等的鹵化金屬;碳黑及聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺等的導電性高分子等所構成。一般大多係使用濺鍍法、真空蒸鍍法等的乾式法來形成陽極。再者,使用銀等的金屬微粒子、碘化銅等的微粒子、碳黑、導電性的金屬氧化物微粒子、導電性高分子微粉末等形成陽極的情況下,亦可將其分散於適當的黏結劑樹脂溶液並塗布於基板上,藉此形成陽極。再者,導電性高分子的情況,可藉由電解聚合直接在基板上形成薄膜,亦可在基板上塗布導電性高分子形成陽極(Appl.Phys.Lett.,60卷,2711頁,1992年)。
陽極一般雖為單層結構,但亦可為適當的積層結構。陽極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。
可因應需要的透明性與材質等,來決定陽極的厚度。特別在需要為高 透明性的情況下,較佳為可見光的穿透率在60%以上的厚度,更佳為穿透率在80%以上的厚度。陽極的厚度一般為5nm以上,較佳為10nm以上,再者,一般為1000nm以下,較佳為500nm以下。另一方面,不需要透明性的情況下,陽極的厚度可因應需要的強度等而為任意的厚度,此該情況中,陽極與基板亦可為相同厚度。
在陽極表面進行成膜的情況,較佳係在成膜前實施紫外線+臭氧、氧電漿、氬電漿等的處理,藉此去除陽極上的雜質,同時調整其離子化潛能,而提升電洞注入性。
(電洞注入層)
發揮「將電洞從陽極側傳輸至發光層側」之功能的層,一般稱為電洞注入傳輸層或是電洞傳輸層。接著,發揮「將電洞從陽極側傳輸至發光層側」之功能的層具有2層以上的情況下,有時會將「較靠近陽極側的層」稱為電洞注入層。從強化「將電洞從陽極側傳輸至發光層側之功能」的點來看,較佳係使用電洞注入層。使用電洞注入層的情況,一般係在陽極上形成電洞注入層。
電洞注入層的膜厚,一般在1nm以上,較佳為5nm以上;再者,一般在1000nm以下,較佳為500nm以下。
電洞注入層的形成方法可為真空蒸鍍法、亦可為濕式成膜法。從成膜性優良的點來看,較佳係以濕式成膜法形成電洞注入層。
電洞注入層,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與電子接收性化合物。更進一步,較佳為電洞注入層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與電洞傳輸性化合物。
(電洞傳輸性化合物)
電洞注入層形成用組成物,一般含有成為電洞注入層的電洞傳輸性化合物。再者,濕式成膜法的情況中,一般更含有溶劑。電洞注入層形成用組成物較佳為電洞傳輸性高,且可有效率地傳輸經注入之電洞者。因此,電洞移動度大,且在製造及使用時不易產生成為缺陷(trap)的雜質者較佳。再者,穩定性優良、離子化潛能小、對於可見光的透明性高者較佳。特別是電洞注入層與發光層相接的情況,來自發光層之發光不會消失者、以及形成發光層與激態錯合物(exciplex)而不使發光效率降低者較佳。
從電荷自陽極注入電洞注入層之障礙的觀點來看,較佳係以「具有4.5eV~6.0eV的離子化潛能的化合物」作為電洞傳輸性化合物。作為電洞傳輸性化合物的例子,可舉例如:芳香胺系化合物、酞菁系化合物、卟啉系化合物、寡聚噻吩系化合物、聚噻吩系化合物、芣基苯基系化合物、以茀基連結3級胺的化合物、腙系化合物、矽氮烷系化合物、喹吖酮系化合物等。
上述的例示化合物之中,從非晶質性及可見光穿透性的觀點來看,較佳為芳香胺化合物、特佳為芳香族三級胺化合物。此處,芳香族三級胺化合物、係具有芳香族三級胺結構的化合物,亦包含具有來自芳香族三級胺之基團的化合物。
芳香族三級胺化合物的種類,雖未特別限制,但從因表面平滑化效果而容易得到均勻發光的觀點來看,較佳係使用重量平均分子量在1000以上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,可舉例如具有下式(1)所示的重複單元的高 分子化合物等。
Figure 105116618-A0202-12-0033-18
(式(1)中,Ar1及Ar2各自獨立,其表示亦可具有取代基的芳香族烴基或是亦可具有取代基的芳香族雜環基。Ar3~Ar5各自獨立,其表示亦可具有取代基的芳香族烴基或是亦可具有取代基的芳香族雜環基。Y表示選自下述連結基群組之中的連結基。再者,Ar1~Ar5之中,鍵結於同一N原子的兩個基團亦可互相鍵結而形成環。
以下表示連結基。
Figure 105116618-A0202-12-0033-19
(上述各式中,Ar6~Ar16各自獨立,其表示亦可具有取代基的芳香族烴基或是亦可具有取代基的芳香族雜環基。R1及R2各自獨立,其表示氫原子或是任意的取代基。)
作為Ar1~Ar16的芳香族烴基及芳香族雜環基,從高分子化合物的溶解 性、耐熱性、電洞注入傳輸性的觀點來看,較佳為來自苯環、萘環、菲環、噻吩環、吡啶環的基團;更佳為來自苯環、萘環的基團。
作為式(1)所示的具有重複單元的芳香族三級胺高分子化合物的具體例,可舉例如國際公開第2005/089024號所記載的化合物等。
(電子接收性化合物)
因為藉由電洞傳輸性化合物的氧化可提升電洞注入層的導電率,故電洞注入層中較佳係含有電子接收性化合物。
作為電子接收性化合物,較佳為具有氧化力、且具有從上述電洞傳輸性化合物接收電子之能力的化合物,具體而言,較佳為電子親和力在4eV以上的化合物,更佳為電子親和力在5eV以上的化合物。
作為這樣的電子接收性化合物,可舉例如:選自三芳硼化合物、鹵化金屬、路易士酸、有機酸、鎓鹽、芳胺與鹵化金屬的鹽、芳胺與路易士酸的鹽所構成之群組的1種或是2種以上的化合物等。具體而言,可列舉:4-異丙基-4’-甲基二苯基碘肆(五氟苯基)硼酸酯、三苯基鋶四氟基硼酸酯等的經有機基取代的鎓鹽(國際公開第2005/089024號);氯化鐵(Ⅲ)(日本特開平11-251067號公報)、過氧基二硫酸銨等的高原子價的無機化合物;四氰基乙烯等的氰化物;參(五氟苯基)硼烷(日本特開2003-31365號公報)等的芳香族硼化合物;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,較佳為從電洞傳輸性化合物去除一個電子之化學物種的陽離子自由基與相對陰離子所構成的離子化合物。其中,陽離子自由基係來自電洞傳輸性之高分子化合物的情況,陽離子自由基則成 為從高分子化合物的重複單元去除一個電子的結構。
作為陽離子自由基,較佳為從作為電洞傳輸性化合物的上述化合物去除一個電子的化學物種。從非晶質性、可見光的穿透率、耐熱性及溶解性等的觀點來看,從作為電洞傳輸性化合物較佳的化合物去除一個電子的化學物種較適合。
此處,可藉由將上述電洞傳輸性化合物與電子接收性化合物混合,來產生陽離子自由基化合物。亦即,藉由混合上述電洞傳輸性化合物與電子接收性化合物,可引發電子從電洞傳輸性化合物移動至電子接收性化合物,而產生電洞傳輸性化合物的陽離子自由基與相對陰離子所構成的陽離子離子化合物。
PEDOT/PSS(Adv.Mater.,2000年,12卷,481頁)及聚苯胺(emeraldine)鹽酸鹽(J.Phys.Chem.,1990年,94卷,7716頁)等的來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)產生。
此處所指的氧化聚合,係以化學地或是電化學的方式,使用過氧二硫酸鹽等,在酸性溶液中將單體氧化。該氧化聚合(脫氫聚合)的情況中,藉由單體被氧化而高分子化的同時,將來自酸性溶液的陰離子作為相對陰離子,而產生從高分子的重複單元去除一個電子的陽離子自由基。
<以濕式成膜法形成電洞注入層>
以濕式成膜法形成電洞注入層的情況,一般係將作為電洞注入層的材料與可溶性溶劑(電洞注入層用溶劑)混合,以調製成膜用的組成物(電洞注入層形成用組成物),再將該電洞注入層形成用組成物塗布在相當於電洞注入層之下層的層(一般為陽極)上而成膜,並使其乾燥,進而成形。
電洞注入層形成用組成物中的電洞傳輸性化合物的濃度,只要未明顯地損及本發明之效果則可為任意濃度,但從膜厚均勻性的觀點來看,較佳為低濃度;再者,另一方面,從不易在電洞注入層產生缺陷的觀點來看,較佳為高濃度。具體而言,較佳為0.01質量%以上,再佳為0.1質量%以上,特佳為0.5質量%以上,再者,另一方面,較佳為70質量%以下,再佳為60質量%以下,特佳為50質量%以下。
作為溶劑,可舉例如: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,可舉例如:乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-單甲基醚乙酸酯(PGMEA)等的脂肪族醚,以及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的芳香族醚等。
作為酯系溶劑,可舉例如:乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等的芳香族酯等。
作為芳香族烴系溶劑,可舉例如:甲苯、二甲苯、環己苯、3-異丙基聯苯、1,2,3,4-四甲基苯、1,4-二異丙基苯、環己苯、甲基萘等。作為醯胺系溶劑,可舉例如:N,N二甲基甲醯胺、N,N二甲基乙醯胺等。
除了該等化合物以外,亦可使用二甲基亞碸等。
以電洞注入層3的濕式成膜法所進行的成形,一般係在調製電洞注入層形成用組成物後,將其塗布在相當於電洞注入層3之下層的層(一般為陽極2)上而成膜,並使其乾燥,藉此進行成形。電洞注入層3,一般係在成膜後藉由加熱或減壓乾燥等,以乾燥塗布膜。
<以真空蒸鍍法形成電洞注入層>
藉由真空蒸鍍法形成電洞注入層3的情況下,一般係將1種或是2種以上的電洞注入層3的構成材料(前述的電洞傳輸性化合物、電子接收性化合物等)置入設於真空容器內的坩堝(使用2種以上的材料的情況下,一般係分別置入個別的坩堝),以真空泵將真空容器內排氣至10-4Pa左右之後,加熱坩堝(使用2種以上的材料的情況下,一般係加熱個別的坩堝),一邊控制坩堝內的材料的蒸發量,一邊使其蒸發(使用2種以上的材料的情況下,一般係一邊各自獨立控制蒸發量一邊使其蒸發),而在與坩堝對向設置的基板上的陽極上,形成電洞注入層。再者,使用2種以上的材料的情況下,將該等材料的混合物置入坩堝,使其加熱、蒸發,亦可形成電洞注入層。
蒸鍍時的真空度,只要未明顯損及本發明之效果則無限定,但一般係在0.1×10-6Torr(0.13×10-4Pa)以上,9.0×10-6Torr(12.0×10-4Pa)以下。蒸鍍速度,只要未明顯損及本發明之效果則無限定,一般在0.1Å/秒以上,5.0Å/秒以下。蒸鍍時的成膜溫度,只要未明顯損及本發明之效果則無限定,較佳係在10℃以上,50℃以下進行。
(電洞傳輸層)
電洞傳輸層,係發揮「將電洞從陽極側傳輸至發光層側之功能」的層。電洞傳輸層,在本發明的有機電場發光元件中,並非為必要的層,但從強化「將電洞從陽極側傳輸至發光層側之功能」的觀點來看,較佳係使用該層。使用電洞傳輸層的情況,一般係在陽極與發光層之間形成電洞傳輸層。再者,具有上述電洞注入層的情況下,其形成於電洞注入層與發光層之間。
電洞傳輸層的膜厚一般在5nm以上,較佳為10nm以上,再 者,另一方面,一般在300nm以下,較佳在100nm以下。
電洞傳輸層的形成方法,可為真空蒸鍍法,亦可為濕式成膜法。從成膜性優良的點來看,較佳為以濕式成膜法形成電洞傳輸層。
電洞傳輸層,一般含有成為電洞傳輸層的電洞傳輸性化合物。作為電洞傳輸層所含之電洞傳輸性化合物,特別可舉例如:以4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯為代表的包含2個以上的3級胺之2個以上的縮合芳香族環被取代為氮原子的芳香族二胺(日本特開平5-234681號公報)、4,4’,4”-參(1-萘基苯基胺基)三苯基胺等的具有星型(Starburst)結構的芳香胺化合物(J.Lumin.,72-74卷,985頁,1997年),三苯基胺的四量體所構成的芳香胺化合物(Chem.Commun.,2175頁,1996年)、2,2’,7,7’-肆-(二苯基胺基)-9,9’-螺旋雙茀等的螺旋化合物(Synth.Metals,91卷,209頁,1997年)、4,4’-N,N’-二咔唑聯苯等的咔唑衍生物等。再者,例如,較佳可使用聚乙烯基咔唑、聚乙烯基三苯基胺(日本特開平7-53953號公報)、含四苯基聯苯胺的聚伸芳基醚碸(Polym.Adv.Tech.,7卷,33頁,1996年)等。
<以濕式成膜法形成電洞傳輸層>
以濕式成膜法形成電洞傳輸層的情況中,一般係與以濕式成膜法形成上述電洞注入層的情況相同,使用電洞傳輸層形成用組成物,代替電洞注入層形成用組成物,以形成電洞傳輸層。
在以濕式成膜法形成電洞傳輸層的情況中,一般係在電洞傳輸層形成用組成物中更會含有溶劑。電洞傳輸層形成用組成物所使用的溶劑,可使用與上述的電洞注入層形成用組成物中所使用之溶劑相同的溶劑。
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 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為相同範圍。
可以與上述電洞注入層成膜法相同的方式,以濕式成膜法形成電洞傳輸層。
<藉由真空蒸鍍法形成電洞傳輸層>
針對以真空蒸鍍法形成電洞傳輸層的情況,一般係與以真空蒸鍍法形成上述電洞注入層的情況相同,可使用電洞傳輸層形成用組成物代替電洞注入層形成用組成物,以形成電洞傳輸層。蒸鍍時的真空度、蒸鍍速度及溫度等的成膜條件等,可以與該電洞注入層的真空蒸鍍時相同的條件進行成膜。
(發光層)
發光層係發揮下述功能的層:在對於一對電極之間施加電場時,藉由從陽極注入的電洞與從陰極注入的電子再次結合而被激發進而發光。發光層,係形成於陽極與陰極之間的層;在陽極之上具有電洞注入層的情況下,發光層係形成於電洞注入層與陰極之間,而在陽極之上具有電洞傳輸層的情況,發光層係形成於電洞傳輸層與陰極之間。
發光層的膜厚,只要未明顯損及本發明之效果,則可為任意的膜厚,但從薄膜中不易產生缺陷的觀點來看,較厚者較佳;再者,另一方面,從容易以低驅動電壓的觀點來看,較薄者較佳。因此,較佳為3nm以上,再佳5nm以上;再者,另一方面,一般較佳為200nm以下,更佳為100nm以下。
發光層,在至少含有具有發光性質之材料(發光材料)的同時,較佳為含有具有電荷傳輸性的材料(電荷傳輸性材料)。
(發光材料)
發光材料,只要以預期的發光波長發光,且未明顯損及本發明的效果,則無特別限制,可使用習知的發光材料。發光材料,亦可為螢光發光材料,亦可為磷光發光材料,但較佳為發光效率良好的材料,從內部量子效率的觀點來看,較佳為磷光發光材料。作為磷光發光材料,較佳為使用本發明的銥錯合物。
作為螢光發光材料,可舉例如以下的材料。
作為發藍光的螢光發光材料(藍色螢光發光材料),可舉例如:萘、苝、芘、蔥、香豆素、稠二萘、p-雙(2-苯基乙烯基)苯及該等的衍生物等。
作為發綠色光的螢光發光材料(綠色螢光發光材料),可舉例如:喹吖酮衍生物、香豆素衍生物、Al(C9H6NO)3等的鋁錯合物等。作為發黃光的螢光發光材料(黃色螢光發光材料),可舉例如:紅熒烯(rubrene)、呸啶衍生物等。
作為發紅光的螢光發光材料(紅色螢光發光材料),可舉例如:DCM(4-(二氰亞甲基)-2-甲基-6-(p-二甲胺基苯乙烯基)-4H-吡喃)系化合物、苯並哌喃衍生物、若丹明(Rhodamine)衍生物、苯並硫基氧雜蒽衍生物、氮雜苯並硫基氧雜蒽等。
再者,作為磷光發光材料,可舉例如:包含選自長週期型週期表(以下,若未特別標明,則稱「週期表」的情況,係指長週期型週期表)的第7~11族之金屬的有機金屬錯合物等。作為選自周期表的第7~11族的金屬,較佳可舉例如: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)芳基吡唑配位子等的(雜)芳基與吡啶、吡唑、鄰二氮菲等連結的配位子,特佳為苯基吡啶配位子、苯基吡唑配位子。此處,(雜)芳基係表示芳基或雜芳基。
作為較佳磷光發光材料,具體而言,可舉例如:參(2-苯基吡啶)銥、參(2-苯基吡啶)釕、參(2-苯基吡啶)鈀、雙(2-苯基吡啶)鉑、參(2-苯基吡啶)鋨、參(2-苯基吡啶)錸等的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、八苯基鈀卟啉等的卟啉錯合物等。
作為高分子系的發光材料,可舉例如:聚(9,9-二辛基茀-2,7-二基)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-co-(4,4’-(N-(4-第二丁基苯基))二苯基胺)]、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-co-(1,4-苯並-2{2,1’-3}-三唑)]等的聚茀系材料;聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-伸苯基乙烯基]等的聚伸苯基伸乙烯基系材料。
(電荷傳輸性材料)
電荷傳輸性材料,係具有正電荷(電洞)或是負電荷(電子)傳輸性的材料,只要不損及本發明的效果則無特別限制,可使用習知的發光材料。
電荷傳輸性材料,可使用以往用於有機電場發光元件之發光層的化合物等,特佳為作為發光層的主體材料使用的化合物。
作為電荷傳輸性材料,具體而言,可舉例如:芳香胺系化合物、酞菁系化合物、卟啉系化合物、寡聚噻吩系化合物、聚噻吩系化合物、芣基苯基系化合物、以茀基連結3級胺的化合物、腙系化合物、矽氮烷系化合物、矽胺系化合物、磷醯胺系化合物、喹吖酮系化合物等的例示為電洞注入層的電洞傳輸性化合物的化合物等,此外可舉例如:蔥系化合物、芘 系化合物、咔唑系化合物、吡啶系化合物、鄰二氮菲系化合物、噁二唑系化合物、矽茂(silole)系化合物等的電子傳輸性化合物等。
再者,較佳可使用例如,包含以4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯為代表的2個以上的3級胺之2個以上的縮合芳香族環被取代為氮原子的芳香族二胺(日本特開平5-234681號公報)、4,4’,4”-參(1-萘基苯基胺基)三苯基胺等的具有星型結構的芳香胺系化合物(J.Lumin.,72-74卷,985頁,1997年)、三苯胺的四量體所構成的芳香胺系化合物(Chem.Commun.,2175頁,1996年)、2,2’,7,7’-肆-(二苯胺基)-9,9’-螺旋雙茀等的茀系化合物(Synth.Metals,91卷,209頁,1997年)、4,4’-N,N’-二咔唑聯苯等的咔唑系化合物等的作為電洞傳輸層已例示的電洞傳輸性化合物的化合物等。再者,其他可舉例如:2-(4-聯苯基)-5-(p-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)等的噁二唑系化合物、2,5-雙(6’-(2’,2”-聯吡啶基))-1,1-二甲基-3,4-二苯基噻咯(PyPySPyPy)等的噻咯系化合物、菲咯啉(BPhen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP,浴銅靈)等的菲咯啉系化合物等。
<以濕式成膜法形成發光層>
發光層的形成方法可為真空蒸鍍法,亦可為濕式成膜法,但從成膜性優良的觀點來看,較佳為濕式成膜法。本發明之中的濕式成膜法,係指成膜方法,亦即,藉由作為塗布方法,例如,旋轉塗布法、深塗法、模塗法、棒塗法、刮刀塗法、輥塗法、噴塗法、毛細管塗法、噴墨法、噴嘴印刷法、網版印刷法、凹版印刷法、柔版印刷法等,採用濕式成膜的方法,乾燥該塗布膜而形成薄膜的方法。藉由濕式成膜法形成發光層的情況,一般係與 以濕式成膜法形成上述電洞注入層的情況相同,使用將成為發光層的材料與可溶性溶劑(發光層用溶劑)混合而調製的發光層形成用組成物,代替電洞注入層形成用組成物,以形成發光層。
作為溶劑,可舉例如:針對電洞注入層之形成所舉例的醚系溶劑、酯系溶劑、芳香族烴系溶劑、醯胺系溶劑,除此之外,亦可舉例如:烷烴系溶劑、鹵化芳香族碳化水系溶劑、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。以下雖舉出溶劑的具體例,但只要不損及本發明之效果,則不限於該等溶劑。
可舉例如:乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-單甲基醚乙酸酯(PGMEA)等的脂肪族醚系溶劑;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、二苯基醚等的芳香族醚系溶劑;乙酸苯基、丙酸苯基、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等的芳香族酯系溶劑;甲苯、二甲苯、三甲苯、環己苯、四氫奈、3-異丙基聯苯、1,2,3,4-四甲基苯、1,4-二異丙基苯、環己苯、甲基萘等的芳香族烴系溶劑;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等的醯胺系溶劑;正癸烷、環己烷、乙基環己烷、十氫萘、雙環己烷等的烷烴系溶劑;氯苯、二氯苯、三氯苯等的鹵化芳香族烴系溶劑;丁醇、己醇等的脂肪族醇系溶劑;環己醇、環辛醇等的脂環族醇系溶劑;甲基乙基酮、二丁基酮等的脂肪族酮系溶劑;環己酮、環辛酮、葑酮等的脂環族酮系溶劑等。該等溶劑之中,特佳為烷烴系溶劑及芳香族烴系溶劑。
再者,為了得到更均勻的薄膜,較佳係以適當的速度將溶劑 直接從成膜後的液體膜蒸發。因此,溶劑的沸點一般為80℃以上,較佳為100℃以上,更佳為120℃以上;再者,一般為270℃以下,較佳為250℃以下,更佳為230℃以下。
溶劑的使用量,若未明顯損及本發明之效果則可為任意的量,其在發光層形成用組成物中的總含量,從低黏性而容易進行成膜作業的觀點來看,量多為較佳;再者,另一方面,從厚膜而容易成膜的觀點來看,量少為較佳。故溶劑的含量,在含銥錯合物的組成物之中,較佳為1質量%以上,更佳為10質量%以上,特佳為50質量%以上;再者,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。
作為去除溶劑的方法,可使用加熱或減壓。作為加熱方法之中所使用的加熱手段,從可均勻地加熱薄膜整體的觀點來看,較佳為潔淨烘箱、加熱板。
加熱步驟中的加熱溫度,只要未明顯損及本發明的效果則可為任意溫度,從縮短乾燥時間的觀點來看,高溫為較佳;從對於材料的損傷較少的觀點來看,低溫為較佳。上限一般為250℃以下,較佳為200℃以下,再佳為150℃以下。下限一般為30℃以上,較佳為50℃以上,再佳為80℃以上。上限以上的溫度,若高於一般所使用之電荷傳輸材料或磷光發光材料的耐熱性,則可能導致分解或結晶化,因而不佳;若在下限以下,則需要長時間去除溶劑,因而不佳。加熱步驟中的加熱時間,可由發光層形成用組成物中的溶劑的沸點、蒸氣壓、材料的耐熱性以及加熱條件適當決定。
<以真空蒸鍍法形成發光層>
藉由真空蒸鍍法形成發光層的情況中,一般係將1種或2種以上的發光 層的構成材料(前述發光材料、電荷傳輸性化合物等)置入設於真空容器內的坩堝(使用2種以上的材料的情況中,一般係分別置入個別的坩堝),在以真空泵將真空容器內排氣至10-4Pa左右之後,加熱坩堝(使用2種以上的材料的情況,一般係加熱個別的坩堝),一邊控制坩堝內的材料的蒸發量,一邊使其蒸發(使用2種以上的材料的情況下,一般係一邊各自獨立控制蒸發量一邊使其蒸發),而在與坩堝對向放置的電洞注入傳輸層之上形成發光層。再者,使用2種以上的材料的情況下,亦可將該等材料的混合物置入坩堝,將其加熱以使其蒸發,而形成發光層。
蒸鍍時的真空度,只要未明顯損及本發明之效果則無限制,一般係0.1×10-6Torr(0.13×10-4Pa)以上,9.0×10-6Torr(12.0×10-4Pa)以下。蒸鍍速度,只要未明顯損及本發明之效果則無限制,一般為0.1Å/秒以上,5.0Å/秒以下。蒸鍍時的成膜溫度,只要未明顯損及本發明之效果則無限制,較佳係在10℃以上,50℃以下進行。
(重摻雜)
磷光發光的有機電場發光元件的發光層中的銥錯合物,其一般的摻雜濃度,係發光層的每單位重量的銥錯合物為0.1mmol/g以下的濃度。本發明之中,將超過該濃度的摻雜濃度稱為重摻雜濃度。一般而言,重摻雜對於有機電場發光元件有各種影響,一方面預期延長元件之驅動壽命,另一方面,發光材料彼此造成的激發子的對消滅,導致引起發光效率降低,此已廣人所知。
(電洞阻擋層)
在發光層與後述電子注入層之間,亦可設置電洞阻擋層。電洞阻擋 層,係於發光層之上積層為與發光層之陰極側的界面相接之態樣的層。
該電洞阻擋層,具有「阻止從陽極移動之電洞到達陰極」的功能,以及「將從陰極注入之電子有效率地往發光層的方向傳輸」的功能。構成電洞阻擋層6的材料所要求的物性,可列舉:電子移動度高、電洞移動度低、能量間隙(HOMO、LUMO的差值)大、三重激發態位準(T1)高。
作為滿足這種條件的電洞阻擋層的材料,可舉例如:雙(2-甲基-8-喹啉)(苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-喹啉)(三苯基矽醇)鋁等的混合配位子錯合物、雙(2-甲基-8-喹啉(quinolato))鋁-μ-氧基-雙-(2-甲基-8-喹啉)鋁二核金屬錯合物等的金屬錯合物、二苯乙烯基聯苯衍生物等的苯乙烯基化合物(日本特開平11-242996號公報)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑等的三唑衍生物(日本特開平7-41759號公報)、浴銅靈等的菲咯啉衍生物(日本特開平10-79297號公報)等。更進一步,以國際公開第2005/022962號所記載的至少具有1個2,4,6位被取代的吡啶環的化合物,作為電洞阻擋層的材料亦較佳。
電洞阻擋層6的形成方法並無限制,其可以與上述發光層的形成方法相同的方法形成。
電洞阻擋層的膜厚,只要未明顯損及本發明的效果,則可為任意厚度,一般為0.3nm以上,較佳為0.5nm以上;再者,一般為100nm以下,較佳為50nm以下。
(電子傳輸層)
電子傳輸層,係以更提升元件的電流效率為目的,而設於發光層與電子注入層之間。
電子傳輸層係藉由下述化合物所形成:在施予電場的電極之間,可將從陰極注入的電子有效率地往發光層的方向傳輸的化合物。作為用於電子傳輸層的電子傳輸性化合物,必須為下述化合物:來自陰極或是電子注入層的電子注入效率高,且具有高電子移動度、且可有效率地傳輸經注入之電子。
用於電子傳輸層的電子傳輸性化合物,一般較佳為下述化合物:來自陰極或是電子注入層的電子注入效率高,且可有效率地傳輸經注入之電子。作為電子傳輸性化合物,具體而言,可舉例如:8-羥喹啉的鋁錯合物等的金屬錯合物(日本特開昭59-194393號公報)、10-羥苯並[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、噻咯衍生物、3-羥黃酮金屬錯合物、5-羥黃酮金屬錯合物、苯並噁唑金屬錯合物、苯並噻唑金屬錯合物、參苯並咪唑基苯(美國專利第5645948號說明書)、喹
Figure 105116618-A0202-12-0047-81
啉化合物(日本特開平6-207169號公報)、菲咯啉衍生物(日本特開平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。
電子傳輸層的膜厚,一般為1nm以上,較佳為5nm以上;再者,另一方面,一般為300nm以下,較佳為100nm以下。
電子傳輸層,係以與上述相同之方式,藉由濕式成膜法或真空蒸鍍法積層於電洞阻擋層上而形成。一般係使用真空蒸鍍法。
(電子注入層)
電子注入層,發揮「有效率地將從陰極注入之電子注入電子傳輸層或是發光層」的功能。
為了有效率地進行電子注入,形成電子注入層的材料,較佳為功函數低的金屬。舉例而言,可使用鈉或銫等的鹼金屬、鋇或鈣等的鹼土金屬等。其膜厚一般較佳為0.1nm以上,5nm以下。
更進一步,在以紅菲繞啉(bathophenanthroline)等的含氮雜環化合物或8-羥喹啉的鋁錯合物等的金屬錯合物為代表的有機電子傳輸材料中,摻雜鈉、鉀、銫、鋰、銣等的鹼金屬(記載於日本特開平10-270171號公報、日本特開2002-100478號公報、日本特開2002-100482號公報等),亦可提升電子注入、傳輸性,並可兼具優良的膜質,因而較佳。
膜厚一般為5nm以上,較佳為10nm以上;再者,一般為200nm以下,較佳為100nm以下的範圍。
電子注入層,係藉由濕式成膜法或真空蒸鍍法,積層於發光層或是其上的電洞阻擋層上所形成。
濕式成膜法之情況中的詳細內容與前述發光層的情況相同。
(陰極)
陰極發揮「將電子注入發光層側的層(電子注入層或是發光層等)」的功能。作為陰極的材料,雖可使用該陽極中所使用的材料,但為了效率良好地進行電子注入,較佳為使用功函數低的金屬,例如,錫、鎂、銦、鈣、鋁、銀等的金屬或是該等金屬的合金等。作為具體例,可舉例如:鎂-銀合金、鎂-銦合金、鋁-鋰合金等的低功函數的合金電極等。
從元件穩定性的觀點來看,較佳係在陰極之上,積層功函數高、相對於大氣穩定的金屬層,以保護低功函數的金屬所構成的陰極。作為積層之金屬,可舉例如:鋁、銀、銅、鎳、鉻、金、鉑等的金屬。
陰極的膜厚一般與陽極相同。
(其他層)
本發明之有機電場發光元件,只要未明顯損及本發明的效果,則亦可具有其他層。亦即,亦可在陽極與陰極之間,具有上述的其他任意層。
<其他元件構成>
再者,亦可為與上述說明相反的結構,亦即,在基板上依序積層陰極、電子注入層、發光層、電洞注入層、陽極。
<其他>
將本發明之有機電場發光元件應用於有機電發光裝置的情況,可使用單一有機電場發光元件,亦可使用複數有機電場發光元件以陣列狀配置之結構,亦可使用將陽極與陰極配置為X-Y矩陣狀之結構。
<顯示裝置及照明裝置>
本發明的顯示裝置及照明裝置,係使用如上述之本發明的有機電場發光元件。本發明的顯示裝置及照明裝置的形式及結構並未特別限制,可使用本發明之有機電場發光元件,依照一般方法組裝。
例如,可以「有機EL顯示器」(Ohmsha,平成16年8月20日發刊,時任靜士、安達千波矢、村田英幸著)中所記載的方法,形成本發明的顯示裝置及照明裝置。
實施例
以下顯示實施例,以進一步具體說明本發明。然而,本發明並不限於以下的實施例,本發明只要不脫離其主旨,可進行任意變更。
<化合物(D-1)的合成例>
Figure 105116618-A0202-12-0050-20
在反應容器中,於氮氣流下,置入2-(3-頻哪(pinacolato)氧硼基苯基)吡啶(17.4g)、中間體1(19.2g)、2M磷酸三鉀水溶液(77mL)、甲苯(120mL)及乙醇(60mL),並以氮鼓泡30分鐘。之後一邊攪拌一邊更加入[Pd(PPh3)]4(1.21g),在105℃下攪拌回流1.5小時。之後冷卻至室溫,加水並且進行分液洗淨後,以硫酸鎂乾燥有機層。之後,在減壓下去除溶劑。在矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=1/1~二氯甲烷/己烷/乙酸乙酯=50/45/5)精製所得之殘留物,藉此得到中間體2(23.6g),其為黃色油狀物質。
Figure 105116618-A0202-12-0050-21
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體2(18.0g)、氯化銥n水合物(8.0g)與2-乙氧基乙醇(200mL)及蒸餾水(28mL);將油浴的溫度階段性地從135℃上升至150℃,並攪拌共10小時。從側管去除期間回流的液體。反應結束時所去除的液體量為46mL。之後,冷卻至室溫,加入甲醇(100mL) 進行過濾,以甲醇(400mL)洗淨後乾燥。得到中間體3(21.0g),其為黃色固體。
Figure 105116618-A0202-12-0051-22
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體3(17.6g)、1,2-二甲氧基乙烷(300mL)、乙醇(50mL),並將油浴加熱至120℃之後,添加3,5-庚二醇(14g)與碳酸鈉(11.3g),接著加熱回流約2小時。冷卻並減壓去除溶劑之後,加入二氯甲烷(200mL),在以矽膠過濾之後,將濾液減壓濃縮。對於殘留物加入乙醇(150mL),使粉體析出後,進行過濾。
得到中間體4(17.9g),其為黃色固體。
Figure 105116618-A0202-12-0051-23
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體4(11.6g)、中間體5(以專利文獻2所記載之方法合成)(4.5g)及甘油(87g),將內溫加溫至218℃~227℃並且一邊攪拌5.5小時。在反應同時,以蒸餾去除副產物3,5-庚二醇。 冷卻後加水,藉由傾析(decantation)以去除溶劑,再以矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=1/1)精製殘留物,而得到化合物D-1(0.70g),其為黃色固體。
<化合物(D-2)的合成例>
Figure 105116618-A0202-12-0052-24
在2L茄型燒瓶中,於室溫下,置入溴化銅(I)(54.5g)及無水溴化鋰(65.9g),於60℃下乾燥2小時後,進行氬氣取代,冷卻至室溫,加入乾燥THF(0.9L),攪拌2小時,以調製觸媒溶液。
在10L反應器中,於氮氣下,置入切削狀鎂(107g)、乾燥THF(0.5L),並以碘片(數十mg)活化,花費兩小時滴入溴化苯(1192g)的乾燥THF(3.5L)溶液,更回流攪拌1.5小時,以調製格林納試劑溶液。於20L反應器中,在氮氣下,置入1,5-二溴戊烷(4365g)、乾燥THF(5.2L),並加入先前調製的觸媒溶液,冷卻至內溫10℃之後,將先前調製的格林納試劑溶液,花費1小時滴下,使內溫變為10~45℃後,在室溫下攪拌一個晚上。加入3M鹽酸(3.5L),分離油層,更以乙酸乙酯(3.5×2次)萃取水層。以無水硫酸鎂乾燥、過濾油層,接著濃縮濾液,得到褐色油狀的粗體(4.9kg)。將該粗體減壓蒸餾,得到中間體6(0.94kg),其為微黃色透明油狀物。
[化23] (中間體7的合成)
Figure 105116618-A0202-12-0053-25
在10L反應器中,於氮氣下,置入切削狀鎂(107g)、乾燥THF(0.5L),並以碘片(數十mg)活化,花費兩小時滴入中間體6(0.91kg)的乾燥THF(2.5L)溶液,更在內溫55℃下,加熱攪拌1小時,以調製格林納試劑溶液。在將3-溴苯甲腈及乾燥THF(4.5L)冷卻至10℃之後,將先前調製的格林納試劑溶液,於內溫10~35℃下,花費45分鐘滴入,再於內溫45~58℃下加熱攪拌3小時。將先前的反應液滴入3M鹽酸(4.3L)之後,冷卻至室溫,分離油層,更以乙酸乙酯(6L)萃取水層。合併油層,以無水硫酸鎂乾燥、過濾,並且濃縮濾液,而得到褐色油狀的粗體(2.0kg)。以矽膠管柱層析(乙酸乙酯/己烷=1/9-1/4)精製該粗體,得到淡黃色透明油狀物(0.74kg)。接著移至20L反應器,置入二乙二醇二甲醚(5.1L),加入氫氧化鈉(0.19kg)。接著,花費30分鐘滴入聯胺-水合物(0.24kg),再花費1小時升溫至內溫80℃,於內溫123℃攪拌4小時。冷卻後,加入2M鹽酸(3.6L)之後,加入己烷(3.5L),分離油層。以己烷(2.5L×2次)萃取水層,合併油層,並以飽和食鹽水(2.5L)洗淨,再以無水硫酸鎂乾燥、過濾,並且濃縮濾液,而得到褐色油狀的粗體(0.92kg)。以矽膠管柱層析(己烷)精製該粗體,而得到中間體7(0.45kg),其為黃色透明油狀物。
[化24] (中間體8的合成)
Figure 105116618-A0202-12-0054-26
於20L反應器內,在氮氣下,加入中間體7(0.45kg)、乾燥THF(4.5L),冷卻至內溫-77℃,再於內溫-68℃以下,花費1小時滴入1.65M的正丁基鋰/正己烷溶液(1.0L),於-68℃下攪拌1小時。接著,在內溫-67℃以下,滴入硼酸三甲基(0.47kg),保持溫度並攪拌1.5小時。之後,滴下3M鹽酸(1.5L),一邊回到室溫,一邊攪拌一個晚上。注入乙酸乙酯(3L),分離油層,更以乙酸乙酯(3L)萃取水層。合併油層,以飽和食鹽水(2.5L)洗淨,再以無水硫酸鎂乾燥、過濾,並且濃縮濾液,得到褐色油狀的粗體(0.58kg)。以矽膠管柱層析(乙酸乙酯/二氯甲烷/己烷=0/1/3~2/2/3)精製該粗體,得到0.31kg的中間體8。
Figure 105116618-A0202-12-0054-27
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體8(20.4g)、3-溴-3’-碘聯苯(28.6g)、2M磷酸三鉀水溶液(90mL)、甲苯(140mL)及乙醇(70mL),一邊攪拌一邊更加入[Pd(PPh3)4]1.68g,在100℃下攪拌回流3小時。之後,冷卻至室溫,加水並且進行分液洗淨後,以硫酸鎂乾燥有機層。之後,在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=1/9)精製所得之殘留 物,藉此得到溴體27.8g。將其置入其他的反應容器中,於氮氣流下,置入雙聯頻哪醇硼酸酯(Bis(pinacolato)diboron)(17.7g)、[PdCl2(dppf)]CH2Cl2(1.71g)、乙酸鉀(20.5g),再置入脫水二甲基亞碸(150mL),於100℃油浴中攪拌2小時。之後冷卻至室溫,加入水與甲苯,並且分液洗淨後,以硫酸鈉乾燥油相。之後,在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(展開液:二氯甲烷/己烷=3/7~二氯甲烷/己烷/乙酸乙酯=3/7/0.1)精製所得之殘留物,藉此得到中間體9(23.4g)的白色固體。
Figure 105116618-A0202-12-0055-28
在反應容器中,於氮氣流下,加入2-溴吡啶(3.3g)、中間體9(9.8g)、[Pd(PPh3)4]0.44g、磷酸三鉀(9.0g)、蒸餾水(20g)、甲苯(50mL)及乙醇(20mL),在100℃的油浴中攪拌3小時。冷卻後,加水並進行分液洗淨,以硫酸鎂乾燥,再以矽膠管柱層析(僅二氯甲烷)進行精製,得到中間體10(10.0g),其係無色油狀物質。
Figure 105116618-A0202-12-0056-29
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體4(5.5g)、中間體10(2.8g)、二乙二醇二甲醚(42mL),使內溫為約100℃。投入三氟甲烷磺酸銀(1.6g),直接將內溫升溫至125℃,攪拌2小時。冷卻至室溫後,減壓去除溶劑,以矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=1/1)精製殘留物。得到1.6g的化合物D-2,其為黃色固體。
<化合物(D-3)的合成例>
Figure 105116618-A0202-12-0056-30
在反應容器中,於氮氣流下,加入2-(3-溴苯基)吡啶(5.6g)、中間體11(以國際公開第2012/137958號記載的方法合成)9.3g、[Pd(PPh3)4]0.50g、2M磷酸三鉀水溶液27mL、甲苯50mL及乙醇25mL,於100℃的油浴中攪拌3小時。冷卻後,加入水與甲苯,進行分液洗淨,再以硫酸鎂乾燥,接著以矽膠管柱層析(僅有二氯甲烷)進行精製,得到中間體 12(9.16g),其係白色固體。
Figure 105116618-A0202-12-0057-31
在反應容器中,於氮氣流下,加入中間體12(8.9g)、氯化銥n水合物(3.4g)與2-乙氧基乙醇(50mL)、二乙二醇二甲醚(50mL)及蒸餾水(13mL),並將油浴的溫度階段性地從135℃上升至150℃,共攪拌10小時。從側管去除期間回流的液體。反應途中更添加60mL的二乙二醇二甲醚。之後,冷卻至室溫,將反應液倒入蒸餾水500mL中之後,過濾經析出之固體,以甲醇500mL洗淨後進行乾燥。得到中間體13(10.5g),其係黃色固體。
Figure 105116618-A0202-12-0057-32
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體13(3.0g)、中間體10(1.3g)、二乙二醇二甲醚(24mL),並使內溫為約100℃。投入三氟甲烷磺酸銀(0.85g),直接將油浴上升至130℃,攪拌2小時。冷卻至室溫後,減壓去除溶劑,以矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=1/1)精製殘留物。得到0.7g 的化合物D-3,其為黃色固體。
<化合物(D-4)的合成例>
Figure 105116618-A0202-12-0058-33
在反應容器中,於氮氣流下,加入2-(3-頻哪(pinacolato)氧硼基苯基)吡啶(19.2g)、3,3’-二溴聯苯基(64.4g)、2M磷酸三鉀水溶液(260mL)、甲苯(280mL)及乙醇(140mL),以氮氣鼓泡鼓泡(bubbling)30分鐘。之後,一邊攪拌一邊更加入[Pd(PPh3)4]6.0g,於100℃下攪拌回流3小時。之後冷卻至室溫,加水並且進行分液洗淨後,以硫酸鎂乾燥有機層。之後,在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=4/6~二氯甲烷/己烷/乙酸乙酯=3/7/0.5)精製所得之殘留物,藉此得到中間體14(22.0g),其為黃色油狀物質。
Figure 105116618-A0202-12-0058-34
在反應容器中,於氮氣流下,加入中間體14(10.2g)、中間體 8(7.80g),2M磷酸三鉀水溶液(33mL)、甲苯(60mL)及乙醇(30mL),以氮氣鼓泡30分鐘。之後,一邊攪拌一邊更加入[Pd(PPh3)4]0.76g,再以100℃攪拌回流1.5小時。之後冷卻至室溫,加水並且進行分液洗淨後,以硫酸鎂乾燥有機層。之後,在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(乙酸乙酯/己烷=2/8)精製所得之殘留物,藉此得到中間體15(12.9g),其為無色油狀物質。
Figure 105116618-A0202-12-0059-35
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體15(4.0g)、中間體4(6.62g)、二乙二醇二甲醚(53mL),使內溫為約100℃。投入三氟甲烷磺酸銀(1.89g),直接將油浴上升至130℃,攪拌2小時。冷卻至室溫後,減壓去除溶劑,以矽膠管柱層析法(二氯甲烷/己烷=1/1)精製殘留物。得到2.49g的化合物D-4,其為黃色固體。
<化合物(D-7)的合成例>
Figure 105116618-A0202-12-0059-36
在反應容器中,於氮氣流下,加入間三苯基硼酸(44.5g)、間 溴碘苯(45.9g)、2M磷酸三鉀水溶液(200mL)、甲苯(300mL)及乙醇(150mL),以氮氣鼓泡30分鐘。之後,一邊攪拌一邊更加入[Pd(PPh3)4]4.67g,在100℃下攪拌回流3.5小時。之後冷卻至室溫,加水並且進行分液洗淨後,以硫酸鎂乾燥有機層。之後,在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=5/95~10/90)精製所得之殘留物,藉此得到中間體16(48.0g),其為無色油狀物質。
Figure 105116618-A0202-12-0060-37
在反應容器中,於氮氣流下,加入中間體16(36.8g)、雙聯頻哪醇硼酸酯(Bis(pinacolato)diboron)(29.1g)、乙酸鉀(33.8g)、脫水二甲基亞碸(330mL),以氮氣鼓泡30分鐘。之後,一邊攪拌一邊更加入[PdCl2dppf]CH2Cl2(2.81g),在100℃下攪拌3.5小時。之後,冷卻至室溫,加水並進行分液洗淨後,以硫酸鎂乾燥有機層。之後,在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(己烷/二氯甲烷/乙酸乙酯=90/10/5~60/40/5)精製所得之殘留物,藉此得到中間體17(23.1g),其為白色固體。
Figure 105116618-A0202-12-0060-38
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體17(14.3g)、2-(3-溴苯基)吡啶(7.7g)、2M磷酸三鉀水溶液(42mL)、甲苯(70mL)及乙醇(35mL),以氮氣鼓泡30分鐘。之後,一邊攪拌一邊更加入[Pd(PPh3)]4(0.95g),於100℃下攪拌回流3小時。冷卻至室溫,加水並進行分液洗淨後,以硫酸鎂乾燥有機層。之後,在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(己烷/二氯甲烷/乙酸乙酯=75/25/3~60/40/3)精製所得之殘留物,藉此得到中間體18(14.8g),其為黃色固體物質。
Figure 105116618-A0202-12-0061-39
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體18(14.2g)、氯化銥n水合物(5.32g)、2-乙氧基乙醇(68mL)、二乙二醇二甲醚(68mL)及蒸餾水(21mL),將油浴的溫度階段性地從105℃上升至135℃,共攪拌7小時。從側管去除期間回流的液體。之後,冷卻至室溫,將反應液投入400mL的蒸餾水後,過濾析出固體,以甲醇200mL洗淨後進行乾燥。得到中間體19(16.0g),其為黃色固體。
Figure 105116618-A0202-12-0061-40
在反應容器中,於氬氣流下,加入中間體8(100.0g)、1-溴-3-碘苯(120.3g)、2M碳酸鉀水溶液(443mL)、甲苯(900mL)以及乙醇(450mL),一邊攪拌一邊更加入[Pd(PPh3)4](12.31g),在90℃下攪拌回流15小時。之後冷卻至室溫,加水並且進行分液洗淨後,以無水硫酸鎂乾燥有機層。將溶劑減壓化以進行蒸餾去除,以矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=1/19)處理所得之殘留物,得到溴體100.5g。接著,將其置入3L反應容器中,於氬氣流下,加入乾燥THF 1L,冷卻至內溫-75℃,在內溫-66℃以下,滴入1.65M的正丁基鋰己烷溶液186mL,並於-70℃下攪拌1小時。接著,在內溫-64℃下,花費50分鐘,滴入三鉀基硼酸鹽85.0g,於-70℃下攪拌5小時。將3M鹽酸270mL滴入反應混合物,一邊回到室溫一邊攪拌一個晚上之後,注入乙酸乙酯500mL,分離油水,以乙酸乙酯萃取水層。合併所有的有機層,以飽和食鹽水洗淨,以無水硫酸鎂乾燥、過濾,並濃縮濾液,得到黃色油狀的粗體。以矽膠管柱層析(乙酸乙酯/二氯甲烷/己烷=1/0/4~1/2/0)處理粗體以進行精製,得到55.6g中間體20,其為淡黃色固體。
Figure 105116618-A0202-12-0062-41
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體12(13.4g)、中間體20(13.0g)、2M磷酸三鉀水溶液45mL、甲苯90mL及乙醇45mL,以氮氣鼓泡30分鐘。之後,一邊攪拌一邊更加入1.0g的[Pd(PPh3)]4,以100℃攪拌回流 1.5小時。之後冷卻至室溫,加水並且進行分液洗淨後,以硫酸鎂乾燥有機層。之後,在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(乙酸乙酯/己烷=2/8)精製所得之殘留物,藉此得到中間體21(14.4g),其為無色油狀物質。
Figure 105116618-A0202-12-0063-42
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體19(6.6g)、中間體21(4.0g)、二乙二醇二甲醚53mL,使內溫為約100℃。投入三氟甲烷磺酸銀1.64g,直接將油浴上升至134℃,攪拌1.5小時。冷卻至室溫後,減壓去除溶劑,以矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=1/1)精製殘留物。得到2.24g化合物D-7,其為黃色固體。
<化合物(D-8)的合成例>
Figure 105116618-A0202-12-0063-43
在反應容器中,於氮氣流下,加入2-(3-溴苯基)吡啶40.3g、氯化銥n水合物28.8g、2-乙氧基乙醇200mL及蒸餾水60mL,使油浴的溫度為135℃,攪拌8小時。從側管去除期間回流的液體。之後,冷卻至室溫,將甲醇100mL投入反應液後,過濾析出固體,以甲醇400mL洗淨後乾燥。得到 中間體22(49.0g),其為黃色固體。
Figure 105116618-A0202-12-0064-44
在反應容器中,於氮氣流下,置入中間體22(8.0g)、中間體15(12.3g)、120mL的DMF,使油浴的溫度為170℃,並形成弱回流。投入三氟甲烷磺酸銀3.52g,攪拌2小時。冷卻至室溫後,以水300mL、甲苯300mL、二氯甲烷300mL進行分液洗淨之後,以硫酸鎂進行乾燥、過濾,並在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=1/1)精製殘留物。得到4.3g的中間體23,其為黃色固體。
Figure 105116618-A0202-12-0064-45
在反應容器中,於氮氣流下,加入中間體23(4.3g)、雙聯頻哪醇硼酸酯(Bis(pinacolato)diboron)2.7g、乙酸鉀2.7g、脫水二甲基亞碸400mL,以氮氣鼓泡30分鐘。之後,一邊攪拌一邊更加入[PdCl2dppf]CH2Cl2(0.92g),於100℃攪拌7小時。之後冷卻至室溫,加入水500mL與二氯甲烷500mL,分液洗淨後,以硫酸鎂乾燥有機層。之後,在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(己烷/二氯甲烷/乙酸乙酯=60/30/1~70/0/30)精製所得之殘留物,得到中間體24(2.5g),其為黃色固體。
Figure 105116618-A0202-12-0065-46
在反應容器中,於氮氣流下,加入3,5-二溴苯甲腈10.4g,間聯苯硼酸7.6g、2M磷酸三鉀水溶液50mL、甲苯60mL及乙醇30mL,以氮氣鼓泡30分鐘。之後,一邊攪拌一邊加入[Pd(PPh3)4]1.2g,於100℃攪拌回流2小時。之後冷卻至室溫,加水並且進行分液洗淨之後,以硫酸鎂乾燥有機層。之後,在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=3/7)精製所得之殘留物,藉此得到中間體25(8.2g),其為無色油狀物質。
Figure 105116618-A0202-12-0065-47
在反應容器中,於氮氣流下,加入中間體24(2.5g)、中間體25(2.6g)、2M磷酸三鉀水溶液18mL、甲苯50mL及乙醇25mL,以氮氣鼓泡30分鐘。之後,一邊攪拌一邊加入[Pd(PPh3)4]0.3g,於100℃攪拌回流2.5小時。之後冷卻至室溫,加水並且進行分液洗淨後,以硫酸鎂乾燥有機層。之後,在減壓下去除溶劑。以矽膠管柱層析(二氯甲烷/己烷=65/35)精製所得之殘留物,藉此得到化合物D-8(1.2g),其為黃色固體物質。
<參考例1>
若將於100℃調整的苯環己烷的1wt%溶液冷卻至室溫,則快速析出以 與化合物D-1類似的方法合成的化合物D-9。因為溶解性非常低,故無法作為油墨。
Figure 105116618-A0202-12-0066-48
<有機電場發光元件的製作1>
以下述的方法製作具有第一圖所示之結構的有機電場發光元件。其中,將實施例1及2與比較例1及2中的發光層中的銥原子濃度,調整為約0.095mmol/g。同樣地將實施例3及4與比較例3及4中的發光層中的銥原子濃度,調整為約0.19mmol/g。
(實施例1)
在玻璃基板1之上,堆積氧化銦錫(ITO)透明導電膜為70nm的厚度(GEOMATEC公司製,濃鍍成膜品),再使用一般的微影技術與鹽酸蝕刻,將其圖案化為寬度2mm的線條(stripe)以形成陽極2。對於形成圖案的ITO基板,依序以界面活性劑水溶液進行超音波洗淨、以超純水進行水洗、以超純水進行超音波洗淨、以超純水進行水洗而洗淨後,以壓縮空氣進行乾燥,最後進行紫外線臭氧洗淨。該ITO具有作為透明電極2的功能。
接著,調製包含以下結構式(P-1)所示的芳基胺聚合物、結構式(A-1)所示的4-異丙基-4’-甲基二苯基碘肆(五氟苯基)硼酸酯以及苯甲酸乙酯的電洞注入層形成用塗布液。藉由旋轉塗布法將該塗布液以下述條件 在陽極上成膜,得到膜厚40nm的電洞注入層3。
Figure 105116618-A0202-12-0067-49
<電洞注入層形成用塗布液>
Figure 105116618-A0202-12-0067-50
<電洞注入層3的成膜條件>
Figure 105116618-A0202-12-0067-51
接著,調製含有「具有下示結構的化合物(P-2)」之電洞傳輸層形成用塗布液,以下述條件,藉由旋轉塗布法成膜,並以加熱使其聚合,藉此形成膜厚11nm的電洞傳輸層4。
Figure 105116618-A0202-12-0068-52
<電洞傳輸層形成用塗布液>
Figure 105116618-A0202-12-0068-53
<成膜條件>
Figure 105116618-A0202-12-0068-54
接著,在形成發光層時,以下的有機化合物(H-1)、有機化合物(H-2)作為電荷傳輸材料,並使用上述合成的銥錯合物(D-1)作為發光材料,調製下示的含銥錯合物的組成物,以下示的條件,在電洞傳輸層上旋轉塗布膜厚60nm,而得到發光層。該發光層的每單位重量的銥錯合物的摻雜濃度為0.096mmol/g。
Figure 105116618-A0202-12-0069-55
<發光層形成用塗布液>
Figure 105116618-A0202-12-0069-56
<成膜條件>
Figure 105116618-A0202-12-0069-57
此處,將成膜至發光層的基板移至真空蒸鍍裝置內,在將裝置內的真空度排氣至2.0×10-4Pa以下之後,以真空蒸鍍法,將蒸鍍速度控制於0.8~1.0Å/秒的範圍,而將化合物(HB-1)積層於發光層之上,而得到膜厚10nm的電洞阻擋層6。
Figure 105116618-A0202-12-0070-58
接著,以真空蒸鍍法,將蒸鍍速度控制在0.8~1.0Å/秒的範圍內,以將具有下示結構的有機化合物(ET-1)積層於電洞阻擋層6之上,而形成膜厚20nm的電子傳輸層7。
Figure 105116618-A0202-12-0070-59
此處,將進行蒸鍍至電子傳輸層7為止的元件先取出,並設置於其他蒸鍍裝置,以寬度2mm的線狀陰影遮罩作為陰極蒸鍍用的遮罩,並以與陽極2的ITO線條垂直的方式與元件密合,並進行排氣。
作為電子注入層8,首先使用鉬舟,使氟化鋰(LiF)以0.5nm的膜厚在電子傳輸層7之上成膜。接著,作為陰極9,同樣地藉由鉬舟將鋁加熱,形成膜厚80nm的鋁層。在蒸鍍上述2層時的基板溫度保持在室溫。
接著,為了防止元件在保存時因為大氣中的水分等而劣化,而以下述記載的方法進行密封處理。
在氮氣手套箱中,於尺寸為23mm×23mm的玻璃板的外周部,以大約1mm的寬度,塗部光硬化性樹脂30Y-437(ThreeBond公司製),並在中央部上設置集水片(DYNIC公司製)。再於其上,使經蒸鍍的面與乾燥劑片材對向的 態樣,貼合已形成有陰極的基板。之後,僅對塗布光硬化性樹脂的區域照射紫外光,而使樹脂硬化。
如以上所述,得到具有發光面積之尺寸為2mm×2mm之部分的有機電場發光元件。
(實施例2)
在實施例1之中,將形成發光層時所用的化合物D-1,變更為化合物D-4,並將該發光層形成用塗布液中的濃度變更為16.5質量份,除此之外,以與實施例1相同的方式,製作第一圖所示的有機電場發光元件。
(比較例1)
於實施例1之中,將形成發光層時所用的化合物D-1,變更為下式所示的化合物D-5,並將該發光層形成用塗布液中的濃度變更為14.7質量份,除此之外,以與實施例1相同的方式,製作第一圖所示的有機電場發光元件。
Figure 105116618-A0202-12-0071-60
(比較例2)
於實施例1之中,將形成發光層時所用的化合物D-1,變更為下式所示的化合物D-6,並將該發光層形成用塗布液中的濃度變更為15.0質量份,除此之外,以與實施例1相同的方式,製作第一圖所示的有機電場發光元件。
Figure 105116618-A0202-12-0072-61
(實施例3)
於實施例1之中,將發光層形成用塗布液中的發光材料的濃度變更為34.6質量份,除此之外,以與實施例1相同的方式,製作第一圖所示的有機電場發光元件。
(實施例4)
於實施例2之中,將發光層形成用塗布液中的發光材料的濃度變更為38.5質量份,除此之外,以與實施例2相同的方式,製作第一圖所示的有機電場發光元件。
(比較例3)
於比較例1之中,將發光層形成用塗布液中的發光材料的濃度變更為34.4質量份,除此之外,以與比較例1相同的方式,製作第一圖所示的有機電場發光元件。
(比較例4)
於比較例2之中,將發光層形成用塗布液中的發光材料的濃度變更為35.0質量份,除此之外,以與實施例2相同的方式,製作第一圖所示的有機電場發光元件。
如此所得之元件的性能顯示於表1、表2。
表1中,係以比較例1作為100的相對值,來表示對元件通電10mA/cm2的情況的發光效率(cd/A)。
Figure 105116618-A0202-12-0073-62
可得知,以一般摻雜濃度將本發明之化合物摻雜至發光層的元件,以及以重摻雜濃度進行摻雜的元件,皆具有高發光效率。表2中,顯示「對元件通電15mA/cm2之情況的初期輝度(cd/m2),以比較例1作為100的相對值」及以「以15mA/cm2定電流驅動元件120小時之後的輝度除以初期輝度而得的輝度保持率,以比較例1的輝度保持率作為100之情況下的相對值。
Figure 105116618-A0202-12-0073-63
藉由實施例1~4、比較例1~3可知,將本發明之化合物以一 般摻雜濃度摻雜至發光層的元件,以及以重摻雜濃度摻雜的元件,皆係具有高驅動壽命的元件。
再者得知,特別是以重摻雜濃度將本發明的化合物摻雜至發光層的元件,係具有高發光效率及高驅動壽命的元件。
<發光層形成用塗布液的保存穩定性>
該塗布液的保存穩定性試驗之中,可以目視確認液體無混濁,以及以紅色雷射光照射未觀察到廷得耳(tyndall)現象的情況,則判斷溶液狀態保持為均勻狀態。
(實施例5)
將「以與實施例3相同的方式製作的發光層形成用塗布液」以150℃加熱30分鐘,確認均勻狀態後,於45℃靜置4小時,其保持均勻狀態。
(實施例6)
將「以與實施例4相同的方式製作的發光層形成用塗布液」以150℃加熱30分鐘,確認均勻狀態後,於45℃靜置4小時,其保持均勻狀態。
(實施例7)
於實施例5之中,將化合物D-1變更為化合物D-7,並將該發光層形成用塗布液中的濃度變更為44.4質量份,除此之外,將「以與實施例5相同的方式製作的發光層形成用塗布液」以150℃加熱30分鐘,確認均勻狀態後,於45℃靜置4小時,其保持均勻狀態。
(實施例8)
在實施例5之中,將化合物D-1變更為化合物D-8,並將該發光層形成用塗布液中的濃度變更為39.8質量份,除此之外,將「以與實施例5相同的 方式製作的發光層形成用塗布液」以150℃加熱30分鐘,確認均勻狀態後,於45℃靜置4小時,其保持均勻狀態。
(參考例2)
將「以與比較例3相同的方式製作的發光層形成用塗布液」以150℃加熱30分鐘,確認均勻狀態後,於45℃靜置4小時,其保持均勻狀態。
(比較例5)
將「以與比較例4相同的方式製作的發光層形成用塗布液」以150℃加熱30分鐘,確認均勻狀態後,於45℃靜置4小時,確認固體的析出。
(比較例6)
在比較例3之中,將化合物D-5變更為下式所示的化合物D-10,並將該發光層形成用塗布液中的濃度變更為47.0質量份,除此之外,將「以與比較例3相同的方式製作的發光層形成用塗布液」以150℃加熱30分鐘,確認均勻狀態後,於45℃靜置4小時,確認固體的析出。
<化合物D-10>
Figure 105116618-A0202-12-0075-64
(比較例7)
在比較例3之中,將化合物D-5變更為下式所示的化合物D-11,並將該發光層形成用塗布液中的濃度變更為28.0質量份,除此之外,將「以與比較 例3相同的方式製作的發光層形成用塗布液」以150℃加熱30分鐘,確認均勻狀態後,於45℃靜置4小時,確認固體的析出。
<化合物D-11>
Figure 105116618-A0202-12-0076-65
化合物D-11
以上的結果顯示於表3。
Figure 105116618-A0202-12-0076-66
根據實施例5~8、比較例5~7得知,以重摻雜濃度將本發明的化合物用於發光層形成用塗布液的組成物,其保存穩定性良好。
<有機電場發光元件的製作2>
(實施例9)
以下述方法製作具有第一圖所示之結構的有機電場發光元件。其中,將發光層中的銥原子濃度調整為約0.19mmol/g。
以與「實施例3中的有機電場發光元件的製作1」相同的方式,製作玻璃基板1及透明電極2。
接著,調製含有下述結構式(P-3)所示的芳胺聚合物、前述結構式(A-1)所示的4-異丙基-4’-甲基二苯基碘肆(五氟苯基)硼酸酯、以及苯甲酸乙酯的電洞注入層形成用塗布液。使該塗布液以下述條件藉由旋轉塗布法在陽極上成膜,得到膜厚29nm的電洞注入層3。
Figure 105116618-A0202-12-0077-67
<電洞注入層形成用塗布液>
Figure 105116618-A0202-12-0077-68
<電洞注入層3的成膜條件>
Figure 105116618-A0202-12-0077-70
接著,調製含有具下示結構之化合物(P-4)的電洞傳輸層形成用塗布液,並藉由旋轉塗布法,以下述條件成膜,再藉由加熱使其聚合,形成膜厚20nm的電洞傳輸層4。
Figure 105116618-A0202-12-0078-71
<電洞傳輸層形成用塗布液>
Figure 105116618-A0202-12-0078-72
<成膜條件>
Figure 105116618-A0202-12-0078-73
從發光層的形成到最後的密封處理為止,以與實施例3相同的方式製作元件。
(實施例10)
於實施例9之中,將發光層形成用塗布液變更為實施例6的組成,除此之外,以與實施例9相同的方式,製作第一圖所示的有機電場發光元件。
(實施例11)
於實施例9之中,將發光層形成用塗布液變更為實施例7的組成,除此之外,以與實施例9相同的方式,製作第一圖所示的有機電場發光元件。
(比較例8)
於實施例9之中,將發光層形成用塗布液變更為比較例3的組成,除此之外,以與實施例9相同的方式,製作第一圖所示的有機電場發光元件。
以15mA/cm2定電流驅動以上述方式所得之元件,求得輝度下降至90%時的時間作為LT90(h),並將以比較例8的LT90作為100之情況的相對值顯示於表4。
Figure 105116618-A0202-12-0079-74
於比較例8中所使用的化合物D-5,如參考例2中所示,作為發光層形成用塗布液的保存穩定性雖為良好,但相對於實施例9~11,其驅動壽命不佳,故判斷藉由將本發明的化合物使用於發光層,可兼具「作為發光層形成用塗布液的優良保存穩定性」與「作為元件的高驅動壽命」。
(實施例12)
於實施例9之中,將發光層形成用塗布液變更為實施例8的組成,除此之外,以與實施例9相同的方式,製作第一圖所示的有機電場發光元件,元件的極大波長為517nm。
雖參照特定的實施態樣詳細說明本發明,但本領域從業人員應明白,只要不脫離本發明的精神與範圍,可加入各種變化及修正。本申請案係根據2015年5月29日提出申請的日本專利申請案(特願2015-110255),並將其內容作為參考而引用至此。
產業上的利用可能性
本發明,除了以有機電場發光元件為首的有機裝置用的材料以外,亦適合用於使用有機電場發光元件的各種領域,例如,平面面板、 顯示器(例如OA電腦用及壁掛電視)、產生作為面發光體之特徴的光源(例如,影印機的光源、液晶顯示器及計器類的背光源)、顯示板、標識燈、照明裝置等的領域之中。
Figure 105116618-A0202-11-0002-2
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

Claims (10)

  1. 一種銥錯合物,其係以下式(1)所示的銥錯合物:
    Figure 105116618-A0305-02-0083-1
    式(1)之中,Ir表示銥原子;環Cy1表示包含碳原子C1及C2的芳香環或雜芳環;環Cy2表示包含碳原子C3及氮原子N1的6員環雜芳環;環Cy3表示包含碳原子C4及C5的芳香環或雜芳環;環Cy4表示包含碳原子C6及氮原子N2的6員環雜芳環;m=1或2;m+n=3;a、b、c、d各自獨立地表示1~4的整數;R1~R4各自獨立,其選自氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、胺基、羥基、巰基、碳數1~30的烷基、碳數1~30的烷氧基、碳數2~30的烯基、碳數1~30的烷胺基、碳數3~30的芳氧基、碳數3~30的芳基、碳數3~30的雜芳基、碳數3~30的芳胺基、碳數7~40的芳烷基、下式(2)或下式(3);其中,R1或R2之中至少1者以下式(2)表示,R3或R4之中至少1者以下式(3)表示;
    Figure 105116618-A0305-02-0083-2
    式(2)之中,x表示0~10的整數; h表示1~3的整數;*表示原子鍵結;R各自獨立,其選自氫原子、氟原子、氯原子、溴原子、氰基、被氟原子取代的碳數1~20的烷基、碳數1~20的烷氧基、被碳數5~30的芳基取代的胺基或碳數1~20的醯基;R’各自獨立,其選自被氟原子取代的碳數4~20的烷基或是被氟原子取代的碳數4~40的芳烷基;
    Figure 105116618-A0305-02-0084-3
    式(3)之中,k表示0~5的整數;y表示1~10的整數;*表示原子鍵結;R與式(2)同義;R”每此出現分別可相同亦可不同,其各自獨立,係選自氟原子、被氟原子取代的碳數1~20的烷基、被碳數1~20的烷基或芳基取代的萘基、或碳數1~20的雜芳基;除了上式(2)及上式(3)所示的基團以外,該R1~R4的基團,亦可被下述基團取代:氟原子、氯原子、溴原子、被氟原子取代的碳數1~30的烷基、被碳數1~30的烷基取代的碳數3~30的芳基或碳數3~30的芳胺基;R1~R4分別具有多個的情況,其分別可相同亦可不同; 複數的R1~R4相鄰的情況,相鄰的R1~R4彼此可直接鍵結,或是透過碳數3~12的伸烷基、碳數3~12的伸烯基或碳數6~12的伸芳基鍵結而形成環,該等的環被下述基團取代:氟原子、氯原子、溴原子、被氟原子取代的碳數1~30的烷基、碳數1~30的烷氧基、碳數3~30的芳氧基、被碳數1~30的烷基取代的碳數3~30的芳基或碳數3~30的芳胺基;再者,R1與R2,或是R3與R4可直接鍵結,或是透過碳數3~12的伸烷基、碳數3~12的伸烯基或碳數6~12的伸芳基鍵結而形成環,該等的環亦可被下述基團所取代:氟原子、氯原子、溴原子、被氟原子取代的碳數1~30的烷基、碳數1~30的烷氧基、碳數3~30的芳氧基、被碳數1~30的烷基取代的碳數3~30的芳基或碳數3~30的芳胺基。
  2. 如申請專利範圍第1項之銥錯合物,其中以下式(4)表示上式(2),且以下式(5)表示上式(3);
    Figure 105116618-A0305-02-0085-4
    p表示0~2的整數,q表示0~10的整數,r表示0~2的整數,p+q+r表示0~10的整數;*表示原子鍵結;R、R’及h與式(2)同義;
    Figure 105116618-A0305-02-0086-5
    s表示0~2的整數;t表示1~10的整數;u表示0~2的整數;w表示0~4的整數;s+t+u+w表示1~10的整數;*表示原子鍵結;R、R”及k與式(3)同義。
  3. 如申請專利範圍第1項之銥錯合物,其中R1之中至少1者以上式(2)表示,且R3之中至少1者以上式(3)表示。
  4. 如申請專利範圍第2項之銥錯合物,其中R1之中至少1者以上式(4)表示,且R3之中至少1者以上式(5)表示。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之銥錯合物,其中R’係選自被氟原子取代的碳數4~40的芳烷基。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之銥錯合物,其中Cy1及Cy3為苯環。
  7. 一種組成物,包含如申請專利範圍第1至6項中任一項的銥錯合物及有機溶劑。
  8. 一種有機電場發光元件,包含如申請專利範圍第1至6項中任一項的銥錯合物。
  9. 一種顯示裝置,包含如申請專利範圍第8項之有機電場發光元件。
  10. 一種照明裝置,包含如申請專利範圍第8項之有機電場發光元件。
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