WO2020218188A1 - 有機電界発光素子 - Google Patents
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- H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
- H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
Definitions
- the phosphorescent type organic EL element that uses light emission by triplet excitons can increase the internal quantum efficiency to 100% when intersystem crossing is efficiently performed from the singlet excitons. Has been done. However, extending the life of a phosphorescent organic EL device has become a technical issue.
- the present invention is a material for an organic electroluminescent device composed of an indolocarbazole compound represented by the general formula (1).
- the organic layer containing the material for an organic electroluminescent device is a light emitting layer composed of a first host, a second host, and a vapor-deposited layer containing a luminescent dopant material.
- the first host is selected from the compounds represented by the general formula (1).
- ring C is a heterocyclic ring represented by the formula (3a), ring C is fused with an adjacent ring at an arbitrary position, R is independently hydrogen, and an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
- R is independently hydrogen, and an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
- B 6 is hydrogen, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 3 to 12 carbon atoms
- B 7 is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms. It is a group hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group having 3 to 12 carbon atoms.
- f, g, and h each independently represent an integer of 0 to 3.
- L 7 is an aromatic hydrocarbon group having an m-valent carbon number of 6 to 30, an aromatic heterocyclic group having 3 to 16 carbon atoms, or a linked aromatic group in which these aromatic rings are linked by 2 to 10. Although it is a group, it is not a group containing a carbazole ring.
- R is independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a cycloalkyl group having 3 to 11 carbon atoms.
- m is the number of substitutions and indicates an integer of 1 to 3.
- n is a repeat number, each independently an integer of 1 to 4, but at least one n is an integer of 2 to 4.
- the general formula (1) is one of the following formulas (8) to (11). (Here, B 1 to B 3 , L 1 to L 3 , R, a to f, and s to u agree with the general formula (1).)
- the ratio of the 1st host to the total of the 1st host and the 2nd host is more than 20wt% and less than 55wt%.
- the luminescent dopant material is an organic metal complex containing at least one metal selected from the group consisting of ruthenium, rhodium, palladium, silver, rhenium, osmium, iridium, platinum and gold, or a thermally activated delayed fluorescent luminescent dopant. Being a material.
- a hole blocking layer is provided adjacent to the light emitting layer, and the hole blocking layer contains a compound represented by the general formula (1).
- the material used for the organic layer has high durability against electric charges, and it is important to suppress leakage of excitons and electric charges to the peripheral layer, especially in the light emitting layer. Is.
- it is effective to improve the bias of the light emitting region in the light emitting layer, and for that purpose, the amount of both charges (electrons / holes) injected into the light emitting layer or the transport of both charges in the light emitting layer. It is necessary to control the amount within a preferable range.
- the ability of the material used for the organic layer to inject and transport both charges is greatly influenced by the energy level of the molecular orbital of the material and the magnitude of the interaction between the molecules.
- the material for an organic EL device of the present invention has an ortho-linked biphenyldiyl group represented by the formula (1b).
- the indolocarbazole compound has a particularly high electron injection transport ability, but the biphenyldiyl group can suppress the proximity of the indolocarbazole molecules to each other due to its steric hindrance effect.
- a carbazole compound represented by the general formulas (2) to (4) is used as a second host to further improve the organic EL device.
- the carbazole compounds represented by the general formulas (2) to (4) have a particularly high hole injection transport ability, and holes are formed by changing the bonding mode of the carbazole ring and the type and number of substituents on the skeleton. This is thought to be because the injection transportability can be controlled at a high level.
- the amount of both charges injected into the organic layer can be adjusted within a preferable range, and better device characteristics can be expected.
- a delayed fluorescence EL element or a phosphorescent EL element since it has a minimum excitation triplet energy sufficiently high to confine the excitation energy generated in the light emitting layer, it is generated from within the light emitting layer. There is no energy outflow, and high efficiency and long life can be achieved at low voltage.
- Ring A is a heterocycle represented by the formula (1a) and condenses with an adjacent ring at an arbitrary position.
- R independently represents hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms, or an aromatic heterocyclic group having 3 to 12 carbon atoms. It is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, a phenyl group, or an aromatic heterocyclic group having 3 to 9 carbon atoms. More preferably, it is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, or an aromatic heterocyclic group having 3 to 6 carbon atoms.
- B 1 , B 2 , and B 3 independently represent a group represented by a direct bond or the formula (1b), and at least one of B 1 to B 3 is a group (biphenyldiyl group) represented by the formula (1b). ).
- B 3 is a group represented by the formula (1b).
- s, t, u represent the number of repetitions, each independently represents an integer of 1 to 2, and s, t, u are preferably 1. In the present specification, when the number of repetitions is 2 or more, the repetition unit may be the same or different.
- the organic electroluminescent device of the present invention contains the above-mentioned material for an organic electroluminescent device in at least one organic layer.
- at least one layer selected from the group consisting of a light emitting layer, an electron transporting layer, and a hole blocking layer contains the above-mentioned material for an organic electroluminescent device.
- the light emitting layer contains the above-mentioned material for an organic electroluminescent device.
- B 4 and B 5 independently represent hydrogen, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, or a group in which two aromatic rings of the aromatic hydrocarbon group are linked (linked aromatic group).
- An aromatic hydrocarbon group having hydrogen and 6 to 12 carbon atoms is preferable, and an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms is more preferable.
- B 4 is hydrogen, or B 4 are hydrogen, B 5 is the above aromatic hydrocarbon group, or a linking aromatic groups are preferred embodiments.
- B 4 or B 5 is a phenyl group.
- B 4 and B 5 may be hydrogen, in which case one may be the above aromatic group or linked aromatic group. It is more preferred that B 4 is hydrogen and B 5 is a phenyl group.
- the aromatic group or the linking aromatic group may have a substituent, and the preferred substituent is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms.
- L 4 and L 5 are phenylene groups, and the phenylene group is represented by the formula (2a), the formula (2b) or the formula (2c). Preferably, it is a p-phenylene group or an m-phenylene group represented by the formula (2a) or the formula (2b). Then, it is preferable that L 4 and which L 5 differs. In this case, if B 4 or B 5 is hydrogen, it is treated as a phenyl group and different from a phenylene group.
- carbazole compounds represented by the general formulas (2) and (5) are shown below, but the compound is not limited to these exemplified compounds.
- L 7 is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, an aromatic heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms, or a linked aromatic group in which these aromatic rings are linked.
- a linked aromatic group is a group having a structure in which 2 to 10 aromatic rings of an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group are directly bonded.
- L 7 is an m-valent group, and the aromatic hydrocarbon group, aromatic heterocyclic group, or linked aromatic group may have a substituent.
- n total number of carbazolyl groups
- a first host selected from the compound represented by the general formula (1) and a second host selected from the compounds represented by the general formula (2), (3) or (4) are used as host materials for the light emitting layer. By using it, an excellent organic EL element can be provided.
- the ratio of the first host to the total of the first host and the second host is preferably 20 to 60%, preferably more than 20%. , 55%, more preferably 40-50%.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structural example of a general organic EL device used in the present invention, in which 1 is a substrate, 2 is an anode, 3 is a hole injection layer, 4 is a hole transport layer, and 5 is a light emitting layer. , 6 represent an electron transport layer, and 7 represents a cathode.
- the organic EL device of the present invention may have an exciton blocking layer adjacent to the light emitting layer, or may have an electron blocking layer between the light emitting layer and the hole injection layer.
- the exciton blocking layer can be inserted into either the cathode side or the cathode side of the light emitting layer, and both can be inserted at the same time.
- the organic EL device of the present invention has an anode, a light emitting layer, and a cathode as essential layers, but it is preferable to have a hole injection transport layer and an electron injection transport layer in addition to the essential layers, and further, a light emitting layer and electron injection. It is preferable to have a hole blocking layer between the transport layers.
- the hole injection transport layer means either or both of the hole injection layer and the hole transport layer
- the electron injection transport layer means either or both of the electron injection layer and the electron transport layer.
- the structure opposite to that of FIG. 1, that is, the cathode 7, the electron transport layer 6, the light emitting layer 5, the hole transport layer 4, and the anode 2 can be laminated in this order on the substrate 1, and in this case as well, the layers can be laminated if necessary. It can be added or omitted.
- anode material in the organic EL device a material having a large work function (4 eV or more), an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof is preferably used.
- electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO.
- conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO.
- an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3- ZnO) capable of producing a transparent conductive film may be used.
- the transmittance is larger than 10%, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less.
- the film thickness depends on the material, but is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably 10 to 200 nm.
- the light emitting layer is a layer that emits light after excitons are generated by recombination of holes and electrons injected from each of the anode and the cathode, and the light emitting layer contains an organic light emitting dopant material and a host material.
- the phosphorescent dopant material only one type may be contained in the light emitting layer, or two or more types may be contained.
- the content of the phosphorescent dopant material is preferably 0.1 to 30 wt% and more preferably 1 to 20 wt% with respect to the host material.
- the phosphorescent dopant material is not particularly limited, but specific examples include the following.
- the fluorescent light emitting dopant is not particularly limited, and is, for example, a benzoxazole derivative, a benzothiazole derivative, a benzoimidazole derivative, a styrylbenzene derivative, a polyphenyl derivative, a diphenylbutadiene derivative, or a tetraphenyl.
- Examples thereof include polymer compounds such as polyphenylene and polyphenylene vinylene, and organic silane derivatives.
- Preferred examples thereof include condensed aromatic derivatives, styryl derivatives, diketopyrrolopyrrole derivatives, oxazine derivatives, pyromethene metal complexes, transition metal complexes, and lanthanoid complexes, and more preferably naphthalene, pyrene, chrysene, triphenylene, and benzo [c] phenanthrene.
- the heat activation delayed fluorescence light emitting dopant material only one kind may be contained in the light emitting layer, or two or more kinds may be contained. Further, the heat-activated delayed fluorescence emission dopant may be mixed with a phosphorescence emission dopant or a fluorescence emission dopant.
- the content of the heat-activated delayed fluorescence dopant material is preferably 0.1 to 50%, more preferably 1 to 30% with respect to the host material.
- a known hole blocking layer material can be used for the hole blocking layer, but it is preferable to contain a compound represented by the general formula (1).
- the electron blocking layer has a function of a hole transporting layer in a broad sense, and by blocking electrons while transporting holes, the probability of recombination of electrons and holes in the light emitting layer can be improved. ..
- the material of the electron blocking layer a known electron blocking layer material can be used, and a hole transporting layer material described later can be used as needed.
- the film thickness of the electron blocking layer is preferably 3 to 100 nm, more preferably 5 to 30 nm.
- the exciton blocking layer is a layer for blocking excitons generated by the recombination of holes and electrons in the light emitting layer from diffusing into the charge transport layer, and the exciton is inserted by inserting this layer. It is possible to efficiently confine it in the light emitting layer, and it is possible to improve the light emitting efficiency of the element.
- the exciton blocking layer can be inserted between two adjacent light emitting layers in an element in which two or more light emitting layers are adjacent to each other.
- exciton blocking layer As the material of the exciton blocking layer, a known exciton blocking layer material can be used. For example, 1,3-dicarbazolylbenzene (mCP) and bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenylatoaluminum (III) (BAlq) can be mentioned.
- mCP 1,3-dicarbazolylbenzene
- BAlq bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenylatoaluminum
- the hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and the hole transport layer may be provided with a single layer or a plurality of layers.
- the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and the electron transport layer may be provided with a single layer or a plurality of layers.
- Derivatives phosphine oxide derivatives, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyrandioxide derivatives, carbodiimide, freolenidene methane derivatives, anthracinodimethane and antron derivatives, bipyridine derivatives, quinoline derivatives, oxadiazole derivatives, benzoimidazole Derivatives, benzothiazole derivatives, indolocarbazole derivatives and the like can be mentioned. Further, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
- compound D was 10.0 g (16.7 mmol)
- 3-biphenylboronic acid was 3.98 g (20.1 mmol)
- tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was 0.971 g (0.840 mmol)
- sodium carbonate was 3.54 g.
- a solution of water (18.2 ml), 100 ml of toluene and 20 ml of ethanol were added, and the mixture was stirred for 1 hour while heating at 90 ° C. After cooling the reaction solution to room temperature, 200 ml of toluene and distilled water (200 ml) were added with stirring. The organic layer was washed with distilled water (3 x 200 ml).
- compound D was 10.0 g (16.7 mmol)
- 4-biphenylboronic acid was 3.98 g (20.1 mmol)
- tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was 0.960 g (0.835 mmol)
- sodium carbonate was 3.54 g.
- a solution of water (17.0 ml), 200 ml of toluene and 20 ml of ethanol were added, and the mixture was stirred for 1 hour while heating at 90 ° C. After cooling the reaction solution to room temperature, 400 ml of toluene and distilled water (200 ml) were added with stirring. The organic layer was washed with distilled water (3 x 400 ml).
- compound D was 13.4 g (22.0 mmol)
- compound E was 8.60 g (24.2 mmol)
- tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was 1.27 g (1.10 mmol)
- sodium carbonate was 7.00 g of water (35.0 mmol).
- (ml) Solution 200 ml of toluene and 40 ml of ethanol were added, and the mixture was stirred for 1 hour while heating at 90 ° C. After cooling the reaction solution to room temperature, 400 ml of toluene and distilled water (200 ml) were added with stirring. The organic layer was washed with distilled water (3 x 400 ml).
- compound F was 10.0 g (19.2 mmol)
- 2-biphenylboronic acid was 4.55 g (23.0 mmol)
- tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) was 1.11 g (0.960 mmol)
- sodium carbonate was 4.07 g.
- a water (19.5 ml) solution 150 ml of toluene and 20 ml of ethanol were added, and the mixture was stirred overnight while heating at 90 ° C. After cooling the reaction solution to room temperature, 200 ml of toluene and 200 ml of distilled water (200 ml) were added with stirring. The organic layer was washed with distilled water (3 ⁇ 200 ml).
- Example 7 Each thin film was laminated with a vacuum degree of 4.0 ⁇ 10 -5 Pa by a vacuum vapor deposition method on a glass substrate on which an anode made of ITO having a film thickness of 110 nm was formed.
- HAT-CN was formed on the ITO to a thickness of 25 nm as a hole injection layer, and then NPD was formed to a thickness of 30 nm as a hole transport layer.
- HT-1 was formed to a thickness of 10 nm as an electron blocking layer.
- compound 1-4 as the first host, compound 2-1 as the second host, and Ir (ppy) 3 as the light emitting dopant are co-deposited from different vapor deposition sources to form a light emitting layer with a thickness of 40 nm. did.
- co-deposited under the vapor deposition conditions where the concentration of Ir (ppy) 3 was 10 wt% and the weight ratio between the first host and the second host was 30:70.
- ET-1 was formed to a thickness of 20 nm as an electron transport layer.
- LiF was formed on the electron transport layer as an electron injection layer to a thickness of 1 nm.
- Al was formed as a cathode on the electron injection layer to a thickness of 70 nm to prepare an organic EL device.
- Example 7 an organic EL device was produced in the same manner as in Example 7 except that the compounds shown in Tables 1 to 7 were used as the first host and the second host.
- the evaluation results of the produced organic EL device are shown in Tables 1 to 8.
- the brightness, drive voltage, and luminous efficiency are the values when the drive current is 20 mA / cm 2 and are the initial characteristics.
- LT70 is the time required for the initial brightness to decay to 70%, and represents the life characteristic.
- Comparative Examples 2 to 14 An organic EL device was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the compounds shown in Table 9 were used alone as the host.
- Example 15 an organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that compound A was used as the first host and compound 2-2 was used as the second host.
- Comparative Examples 16 to 17 an organic EL device was produced in the same manner as in Comparative Example 15 except that Compound 3-21 or Compound 4-3 was used as the second host.
- Comparative Examples 19 to 20 an organic EL device was produced in the same manner as in Comparative Example 18 except that Compound 3-21 and Compound 4-3 were used as the second host.
- Comparative Examples 22-23 In Comparative Example 21, an organic EL device was produced in the same manner as in Comparative Example 21 except that Compound 3-21 or Compound 4-3 was used as the second host.
- Table 9 shows the evaluation results of the manufactured organic EL device.
- Examples 1 to 202 have improved power efficiency and life characteristics, and exhibit good characteristics.
- Example 203 Each thin film was laminated with a vacuum degree of 4.0 ⁇ 10 -5 Pa by a vacuum vapor deposition method on a glass substrate on which an anode made of ITO having a film thickness of 110 nm was formed.
- HAT-CN was formed on the ITO to a thickness of 25 nm as a hole injection layer, and then NPD was formed to a thickness of 45 nm as a hole transport layer.
- HT-1 was formed to a thickness of 10 nm as an electron blocking layer.
- compound 1-1 as the first host and Ir (piq) 2 acac as the light emitting dopant were co-deposited from different vapor deposition sources to form a light emitting layer having a thickness of 40 nm.
- Example 209 Each thin film was laminated with a vacuum degree of 4.0 ⁇ 10 -5 Pa by a vacuum vapor deposition method on a glass substrate on which an anode made of ITO having a film thickness of 110 nm was formed.
- HAT-CN was formed on the ITO to a thickness of 25 nm as a hole injection layer, and then NPD was formed to a thickness of 45 nm as a hole transport layer.
- HT-1 was formed to a thickness of 10 nm as an electron blocking layer.
- Example 209 an organic EL device was produced in the same manner as in Example 209 except that the compounds shown in Table 10 were used as the first host and the second host.
- Table 10 shows the evaluation results of the manufactured organic EL device.
- LT95 is the time required for the initial brightness to be attenuated to 95%, and represents the life characteristic.
- Example 203 an organic EL device was produced in the same manner as in Example 203 except that Compound 2-2 was used as a host.
- the thickness of the light emitting layer and the concentration of the light emitting dopant are the same as in Example 203.
- Comparative Examples 25 to 37 An organic EL device was produced in the same manner as in Comparative Example 24 except that the compounds shown in Table 11 were used as the host.
- Comparative Examples 38-40 An organic EL device was produced in the same manner as in Example 209 except that Compound A was used as the first host and Compound 2-2, Compound 3-21, or Compound 4-3 was used as the second host in Example 209. ..
- Comparative Examples 41 to 43 an organic EL device was produced in the same manner as in Comparative Examples 38 to 40 except that compound B was used as the first host.
- Comparative Examples 44 to 46 In Comparative Examples 38 to 40, an organic EL device was produced in the same manner as in Comparative Examples 38 to 40 except that compound C was used as the first host.
- Examples 203 to 226 have improved power efficiency and life characteristics, and exhibit good characteristics.
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Abstract
Description
しかしながら、燐光発光型の有機EL素子に関しては、長寿命化が技術的な課題となっている。
特許文献2では、TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence)機構を利用した有機EL素子が開示されている。TADF機構は一重項準位と三重項準位のエネルギー差が小さい材料において三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が生じる現象を利用するものであり、理論上内部量子効率を100%まで高められると考えられている。しかしながら、燐光発光型素子と同様に寿命特性の更なる改善が求められている。
しかしながら、いずれも十分なものとは言えず、更なる改良が望まれている。
第1ホストは前記一般式(1)で表される化合物から選ばれ、
第2ホストは下記一般式(2)、一般式(3)又は一般式(4)で表される化合物から選ばれることを特徴とする請求項4に記載の有機電界発光素子である。
一般式(4)おいて、少なくとも1つの式(c1)で表される結合構造を有すること。
第1ホストと第2ホストの合計に対し、第1ホストの割合が20wt%を超え、55wt%未満であること。
発光性ドーパント材料が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金及び金からなる群れから選ばれる少なくとも一つの金属を含む有機金属錯体であること、又は熱活性化遅延蛍光発光ドーパント材料であること。
発光層と隣接して正孔阻止層を設け、該正孔阻止層中に一般式(1)で表される化合物を含有させること。
有機層に使用する材料の両電荷注入輸送能は、材料の分子軌道のエネルギー準位および分子間の相互作用の大きさにより大きく左右される。本発明の有機EL素子用材料はは、式(1b)で表されるオルト位連結のビフェニルジイル基を有する。インドロカルバゾール化合物は、特に電子注入輸送能が高いが、ビフェニルジイル基により、その立体障害効果からインドロカルバゾール分子同士の近接を抑えることができる。
そして、本発明の有機EL素子用材料はビフェニルジイル基の置換基種や結合位置を変えることで発光層への電子注入輸送への寄与の大きな分子軌道の分子間相互作用を高いレベルで制御でき、優れた有機EL素子を与えると考えられる。
本発明の有機EL素子は、基板上に、陽極、有機層及び陰極が積層された構造を有し、この有機層の少なくとも1層に、上記の有機電界発光素子用材料を含む。
この有機EL素子は、対向する陽極と陰極の間に複数の層からなる有機層を有するが、複数の層の少なくとも1層は、発光層であり、発光層は複数あってもよい。
環Aは式(1a)で表される複素環であり、隣接する環と任意の位置で縮合する。
本明細書において、繰り返し数が2以上である場合、その繰り返し単位は同一であっても異なってもよい。
ホストとして使用する場合は、本発明の有機電界発光素子用材料を第1ホストとし、他の化合物を第2ホストとすることがよい。より好ましくは、
第1ホストは、本発明の有機電界発光素子用材料である一般式(1)で表される化合物から選ばれる。
第2ホストは、上記一般式(2)、(3)又は(4)で表される化合物から選ばれる。これらは、カルバゾール環を有するのでカルバゾール化合物ともいう。
B4とB5は独立に、水素、炭素数6~14の芳香族炭化水素基、または該芳香族炭化水素基の芳香族環が2個連結した基(連結芳香族基)を表す。好ましくは、水素、炭素数6~12の芳香族炭化水素基であり、より好ましくは炭素数6~10の芳香族炭化水素基である。B4が水素であること、又はB4が水素であって、B5が上記芳香族炭化水素基、又は連結芳香族基であることは好ましい態様である。
B4とB5は水素であってもよいが、その場合は、一方は上記芳香族基又は連結芳香族基であることがよい。B4が水素であって、B5がフェニル基であることが更に好ましい。また、上記芳香族基又は連結芳香族基は置換基を有してもよく、好ましい置換基は炭素数1~12アルキル基又は炭素数1~12アルコキシ基である。
一般式(3)において、環Cは式(3a)で表される複素環であり、環Cは隣接する環と任意の位置で縮合する。
Rは独立に水素、炭素数1~10の脂肪族炭化水素基、炭素数6~10の芳香族炭化水素基又は炭素数3~12の芳香族複素環基である。これらの脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基は、一般式(1)のRがこれらの基である場合と同じであり、好ましい範囲も同様である。
L6は独立に直接結合、炭素数6~10の芳香族炭化水素基又は炭素数3~12の芳香族複素環基である。これらの芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基は、一般式(1)のL1~L3がこれらの基である場合と同じであり、好ましい範囲も同様である。
B6は水素、炭素数6~10の芳香族炭化水素基又は炭素数3~12の芳香族複素環基であり、B7は炭素数6~10の芳香族炭化水素基又は炭素数3~12の芳香族複素環基である。芳香族炭化水素基又は炭素数芳香族複素環基は、一般式(1)のB1~B3がこれらの基である場合と同じであり、好ましい範囲も同様である。
f、g、hは、各々独立して0~3の整数を表す。
但し、一般式(3)は一般式(1)と同じとなることはない。
式(6)又は式(7)において、環B、R、Ar7、f、gは一般式(3)と同意である。
一般式(4)において、L7は炭素数6~30の芳香族炭化水素基又は炭素数3~30の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が連結した連結芳香族基である。連結芳香族基は、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基の芳香族環が直接結合で2~10個連結した構造の基である。
L7はm価の基であり、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、又は連結芳香族基は、置換基を有してもよい。
nは繰り返し数であり、それぞれ独立して1~4の整数を表す。好ましくはnは1~3である。しかし、少なくとも1つのnは2~4の整数である。
nの総和(カルバゾリル基の総数)は2~12の整数であるが、好ましくは2~9であり、より好ましくは2~6である。
本発明の有機EL素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については特に制限はなく、従来から有機EL素子に用いられているものであれば良く、例えばガラス、透明プラスチック、石英等からなるものを用いることができる。
有機EL素子における陽極材料としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物からなる材料が好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3-ZnO)等の非晶質で、透明導電膜を作成可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成しても良く、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合(100μm以上程度)は、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは有機導電性化合物のような塗布可能な物質を用いる場合には印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。膜厚は材料にもよるが、通常10~1000nm、好ましくは10~200nmの範囲で選ばれる。
一方、陰極材料としては仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属)、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物からなる材料が用いられる。このような電極材料の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム―カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの陰極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm~5μm、好ましくは50~200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又は半透明であれば発光輝度は向上し、好都合である。
発光層は陽極及び陰極のそれぞれから注入された正孔及び電子が再結合することにより励起子が生成した後、発光する層であり発光層には有機発光性ドーパント材料とホスト材料を含む。
ホスト材料として使用する場合は、本発明の有機EL素子用材料を第1ホストし、一般式(2)~(4)で表されるカルバゾール化合物を第2ホストとすることがよい。
一般式(2)~(4)で表されるカルバゾール化合物は、1種を使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
更に、公知のホスト材料を1種又は複数種類併用しても良いが、その使用量はホスト材料の合計に対し、50wt%以下、好ましくは25wt%以下とすることがよい。
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光層又は正孔輸送層の間、及び陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで発光層中での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで発光層中での電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。
励起子阻止層とは、発光層内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光層内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は2つ以上の発光層が隣接する素子において、隣接する2つの発光層の間に挿入することができる。
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層又は複数層設けることができる。
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層又は複数層設けることができる。
膜厚110nmのITOからなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度4.0×10-5Paで積層した。まず、ITO上に正孔注入層としてHAT-CNを25nmの厚さに形成し、次に正孔輸送層としてNPDを30nmの厚さに形成した。次に電子阻止層としてHT-1を10nmの厚さに形成した。次に、ホストとして化合物1-1を、発光ドーパントとしてIr(ppy)3をそれぞれ異なる蒸着源から共蒸着し、40nmの厚さに発光層を形成した。この時、Ir(ppy)3の濃度が10wt%となる蒸着条件で共蒸着した。次に電子輸送層としてET-1を20nmの厚さに形成した。更に電子輸送層上に電子注入層としてLiFを1nmの厚さに形成した。最後に、電子注入層上に、陰極としてAlを70nmの厚さに形成し、有機EL素子を作製した。
実施例1において、ホストを表1に示す化合物を使用した以外は実施例1と同様にして有機EL素子を作成した。
膜厚110nmのITOからなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度4.0×10-5Paで積層した。まず、ITO上に正孔注入層としてHAT-CNを25nmの厚さに形成し、次に正孔輸送層としてNPDを30nmの厚さに形成した。次に電子阻止層としてHT-1を10nmの厚さに形成した。次に、第1ホストとして化合物1-4を、第2ホストとして化合物2-1を、発光ドーパントとしてIr(ppy)3をそれぞれ異なる蒸着源から共蒸着し、40nmの厚さに発光層を形成した。この時、Ir(ppy)3の濃度が10wt%、第1ホストと第2ホストの重量比が30:70となる蒸着条件で共蒸着した。次に電子輸送層としてET-1を20nmの厚さに形成した。更に電子輸送層上に電子注入層としてLiFを1nmの厚さに形成した。最後に、電子注入層上に、陰極としてAlを70nmの厚さに形成し、有機EL素子を作製した。
実施例7において、第1ホスト及び第2ホストを、表1~7に示す化合物を使用した以外は実施例7と同様にして有機EL素子を作製した。
第1ホスト及び第2ホストを事前に混合して予備混合物とし、これを一つの蒸着源から共蒸着した。
実施例7において、第一ホスト(0.30g)と第二ホスト(0.70g)を量りとり、乳鉢ですり潰しながら混合することにより予備混合物を得た。この予備混合物を使用した以外は実施例7と同様にして有機EL素子を作成した。
第1ホスト及び第2ホストを事前に混合して予備混合物とし、これを一つの蒸着源から共蒸着し、更に正孔阻止層を設け、これに化合物1-4を使用した。
実施例176~193において、発光層を形成した後、正孔阻止層として化合物1-4を10nmの厚さに形成し、電子輸送層としてET-1を10nmの厚さに形成した以外は同様にして有機EL素子を作製した。
実施例1において、ホストとして化合物2-2を単独で用いた以外は実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。発光層の厚み、発光ドーパント濃度は実施例1と同様である。
ホストとして表9に示す化合物を単独で用いた以外は比較例1と同様にして有機EL素子を作製した。
実施例1において、第1ホストとして化合物Aを、第2ホストとして化合物2-2を使用した以外は実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。
比較例15において、第2ホストとして化合物3-21又は化合物4-3を使用した以外は比較例15と同様にして有機EL素子を作製した。
実施例7において、第1ホストとして化合物Bを、第2ホストとして化合物2-2を使用した以外は実施例7と同様にして有機EL素子を作製した。
比較例18において、第2ホストとして化合物3-21、化合物4-3を使用した以外は比較例18と同様にして有機EL素子を作製した。
実施例7において、第1ホストとして化合物Cを、第2ホストとして化合物2-2を使用した以外は実施例7と同様にして有機EL素子を作製した。
比較例21において、第2ホストとして化合物3-21又は化合物4-3を使用した以外は比較例21と同様にして有機EL素子を作製した。
膜厚110nmのITOからなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度4.0×10-5Paで積層した。まず、ITO上に正孔注入層としてHAT-CNを25nmの厚さに形成し、次に正孔輸送層としてNPDを45nmの厚さに形成した。次に、電子阻止層としてHT-1を10nmの厚さに形成した。次に、第1ホストとして化合物1-1を、発光ドーパントとしてIr(piq)2acacをそれぞれ異なる蒸着源から共蒸着し、40nmの厚さに発光層を形成した。この時Ir(piq)2acacの濃度が6.0wt%となる蒸着条件で共蒸着した。次に電子輸送層としてET-1を37.5nmの厚さに形成した。そして電子輸送層上に電子注入層としてLiFを1nmの厚さに形成した。最後に、電子注入層上に、陰極としてAlを70nmの厚さに形成し、有機EL素子を作製した。
実施例203において、ホストとして表10に示す化合物を使用した以外は実施例203と同様にして有機EL素子を作成した。
膜厚110nmのITOからなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度4.0×10-5Paで積層した。まず、ITO上に正孔注入層としてHAT-CNを25nmの厚さに形成し、次に正孔輸送層としてNPDを45nmの厚さに形成した。次に、電子阻止層としてHT-1を10nmの厚さに形成した。次に、第1ホストとして化合物1-4を、第2ホストとして化合物2-2を、発光ドーパントとしてIr(piq)2acacをそれぞれ異なる蒸着源から共蒸着し、40nmの厚さに発光層を形成した。この時Ir(piq)2acacの濃度が6.0wt%、第1ホストと第2ホストの重量比が30:70となる蒸着条件で共蒸着した。次に電子輸送層としてET-1を37.5nmの厚さに形成した。そして電子輸送層上に電子注入層としてLiFを1nmの厚さに形成した。最後に、電子注入層上に、陰極としてAlを70nmの厚さに形成し、有機EL素子を作製した。
実施例209において、第1ホスト及び第2ホストとして、表10に示す化合物を使用した以外は実施例209と同様にして有機EL素子を作製した。
実施例203において、ホストとして化合物2-2を用いた以外は実施例203と同様にして有機EL素子を作製した。発光層の厚み、発光ドーパント濃度は実施例203と同様である。
ホストとして表11に示す化合物を用いた以外は比較例24と同様にして有機EL素子を作製した。
実施例209において、第1ホストとして化合物Aを、第2ホストとして化合物2-2、化合物3-21、又は化合物4-3を使用した以外は実施例209と同様にして有機EL素子を作製した。
比較例38~40において、第1ホストとして化合物Bを使用した以外は比較例38~40と同様にして有機EL素子を作製した。
比較例38~40において、第1ホストとして化合物Cを使用した以外は比較例38~40と同様にして有機EL素子を作製した。
Claims (17)
- 一般式(1)で表されるインドロカルバゾール化合物からなる有機電界発光素子用材料。
- 一般式(1)において、B3が式(1b)で表されるビフェニルジイル基である請求項1に記載の有機電界発光素子用材料。
- 一般式(1)において、a、b及びcが0である請求項1又は2に記載の有機電界発光素子用材料。
- 基板上に、陽極、有機層及び陰極が積層されてなる有機電界発光素子において、該有機層の少なくとも1層が請求項1~3のいずれかに記載の一般式(1)で表されるインドロカルバゾール化合物からなる有機電界発光素子用材料を含む有機層であり、発光層に発光性ドーパント材料を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
- 有機電界発光素子用材料を含む有機層が、発光性ドーパント材料を含有する発光層、電子輸送層、および正孔阻止層からなる群れから選ばれる少なくとも一つの層である請求項4に記載の有機電界発光素子。
- 有機電界発光素子用材料を含む有機層が、第1ホストと、第2ホスト及び発光性ドーパント材料を含有する蒸着層からなる発光層であり、
第1ホストは前記一般式(1)で表される化合物から選ばれ、
第2ホストは下記一般式(2)、一般式(3)又は一般式(4)で表される化合物から選ばれることを特徴とする請求項4に記載の有機電界発光素子。
- 第1ホストと第2ホストの合計に対し、第1ホストの割合が20wt%を超え、55wt%未満であることを特徴とする請求項6~11のいずれかに記載の有機電界発光素子。
- 発光性ドーパント材料が、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金及び金からなる群れから選ばれる少なくとも一つの金属を含む有機金属錯体であることを特徴とする請求項5~12のいずれかに記載の有機電界発光素子。
- 発光性ドーパント材料が、熱活性化遅延蛍光発光ドーパント材料であることを特徴とする請求項5~12のいずれかに記載の有機電界発光素子。
- 発光層とこれに隣接して正孔阻止層を設け、該正孔阻止層中に一般式(1)で表されるインドロカルバゾール化合物を含有させることを特徴とする請求項5~14のいずれかに記載の有機電界発光素子。
- 請求項6~15のいずれかに記載の有機電界発光素子を製造するに当たり、第1ホストと第2ホストを混合して予備混合物としたのち、これを含むホスト材料を蒸着させて発光層を形成させる工程を有することを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
- 第1ホストと第2ホストの50%重量減少温度の差が20℃以内であることを特徴する請求項16に記載の有機電界発光素子の製造方法。
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