WO2020218188A1 - 有機電界発光素子 - Google Patents

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WO2020218188A1
WO2020218188A1 PCT/JP2020/016870 JP2020016870W WO2020218188A1 WO 2020218188 A1 WO2020218188 A1 WO 2020218188A1 JP 2020016870 W JP2020016870 W JP 2020016870W WO 2020218188 A1 WO2020218188 A1 WO 2020218188A1
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organic
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carbon atoms
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淳也 小川
裕士 池永
和成 吉田
いくみ 北原
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日鉄ケミカル&マテリアル株式会社
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    • H10K85/342Transition 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

低駆動電圧でありながら高効率かつ高い駆動安定性を有した有機EL素子とそれに適した有機電界発光素子用材料である。この有機EL素子用材料は、下記一般式(1)で表されるインドロカルバゾール化合物からなる。また、この有機電界発光素子用材料を第1ホストとし、カルバゾール化合物を第2ホストとした有機電界発光素子である。ここで、環Aは式(1a)で表される複素環であり、L~Lは直接結合、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基であり、B~Bは直接結合、又は式(1b)で表されるビフェニルジイル基を表し、少なくとも一つはビフェニルジイル基である。

Description

有機電界発光素子
 本発明は有機電界発光素子(有機EL素子という)に関するものである。詳しくは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とそれを使用した有機EL素子に関する。
 有機EL素子に電圧を印加することで、陽極から正孔が、陰極からは電子がそれぞれ発光層に注入される。そして発光層において、注入された正孔と電子が再結合し、励起子が生成される。この際、電子スピンの統計則により、一重項励起子及び三重項励起子が1:3の割合で生成する。一重項励起子による発光を用いる蛍光発光型の有機EL素子は、内部量子効率は25%が限界であるといわれている。一方で三重項励起子による発光を用いる燐光発光型の有機EL素子は、一重項励起子から項間交差が効率的に行われた場合には、内部量子効率が100%まで高められることが知られている。
 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。
 最近では、遅延蛍光を利用した高効率の有機EL素子の開発がなされている。例えば特許文献1には、遅延蛍光のメカニズムの一つであるTTF(Triplet-Triplet Fusion)機構を利用した有機EL素子が開示されている。TTF機構は2つの三重項励起子の衝突によって一重項励起子が生成する現象を利用するものであり、理論上内部量子効率を40%まで高められると考えられている。しかしながら、燐光発光型の有機EL素子と比較すると効率が低いため、更なる効率の改良が求められている。
 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。
WO2010/134350A WO2011/070963A WO2008/056746A 特開2003-133075号公報 WO2013/062075A US2014/0374728A US2014/0197386A US2015/0001488A US2015/0236262A WO2016/194604A WO2011/136755A
 特許文献3ではインドロカルバゾール化合物について、ホスト材料としての使用を開示している。特許文献4ではビスカルバゾール化合物について、ホスト材料としての使用を開示している。
 特許文献5、6ではビスカルバゾール化合物を混合ホストとして使用することを開示している。特許文献7、8、9、10ではインドロカルバゾール化合物とビスカルバゾール化合物を混合ホストとして使用することを開示している。
 特許文献11ではインドロカルバゾール化合物を含む複数のホストを予備混合したホスト材料の使用を開示している。
 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。
 有機EL素子をフラットパネルディスプレイ等の表示素子、または光源に応用するためには素子の発光効率を改善すると同時に駆動時の安定性を十分に確保する必要がある。本発明は、低駆動電圧でありながら高効率かつ高い駆動安定性を有した有機EL素子とそれに適した有機電界発光素子用材料を提供することを目的とする。
 本発明者らは、鋭意検討した結果、特定のインドロカルバゾール化合物を有機EL素子に用いることで優れた特性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
 本発明は、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である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 ここで、環Aは式(1a)で表される複素環であり、環Aは隣接する環と任意の位置で縮合し、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り、L~L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り、B~Bは独立に直接結合、又は式(1b)で表されるビフェニルジイル基を表し、B~Bの内、少なくとも一つは式(1b)で表されるビフェニルジイル基である。a、b、c、d、eは、各々独立して0~3の整数を表し、s、t、uは、各々独立に1~2の整数を表わす。
 Bが式(1b)で表されるビフェニルジイル基であること、又はa、b及びcが0であることは、一般式(1)の好ましい態様である。
 また、本発明は、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層が上記の有機電界発光素子用材料を含む有機層であることを特徴とする有機電界発光素子である。
 上記有機電界発光素子用材料を含む有機層としては、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がある。
 更に、本発明は、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である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 ここで、BとBは独立に水素、炭素数6~14の芳香族炭化水素基、又は該芳香族炭化水素基が2個連結した基を表し、連結する場合の芳香族炭化水素基は同一であっても異なっていてもよい。L、Lは独立に式(2a)~式(2c)で表されるフェニレン基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 ここで、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し、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り、Lは直接結合、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り、B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、B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。f、g、hは、各々独立して0~3の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 ここで、Lはm価の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、炭素数3~16の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が2~10連結してなる連結芳香族基であるが、カルバゾール環を含む基であることはない。Rはそれぞれ独立して水素、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数3~11のシクロアルキル基である。mは置換数であり、1~3の整数を示す。nは繰り返し数であり、それぞれ独立して1~4の整数であるが、少なくとも1つのnは2~4の整数である。
 上記一般式(1)、一般式(2)、一般式(3)又は一般式(4)の好ましい態様を次に示す。
 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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(ここで、Rは一般式(4)と同意である。)
 一般式(2)が、下記式(5)であること。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(ここで、B、B、L、Lは、一般式(2)と同意である。)
 一般式(3)が、下記式(6)又は式(7)であること。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(ここで、環C、R、B、f、gは、一般式(3)と同意である。)
 一般式(4)おいて、少なくとも1つの式(c2)で表される結合構造を有すること。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
(ここで、Rは一般式(4)と同意である。)
 一般式(1)が、下記式(8)~(11)のいずれかであること。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(ここで、B~B、L~L、R、a~f及びs~uは、一般式(1)と同意である。)
 上記有機電界発光素子の好ましい態様を次に示す。
 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。
 また、本発明は上記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である。
 上記有機電界発光素子の製造方法において、第1ホストと第2ホストの50%重量減少温度の差が20℃以内であることが適する。
 有機EL素子の特性向上のためには、有機層に使用する材料の電荷に対する耐久性が高いことが必要であり、特に発光層においては周辺層への励起子および電荷の漏れを抑えることが重要である。この電荷/励起子の漏れ抑制には、発光層中における発光領域の偏りの改善が有効で、そのためには発光層への両電荷(電子/正孔)注入量若しくは発光層中における両電荷輸送量を好ましい範囲に制御することが必要である。
 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素子用材料を発光層のホストに使用する場合は、一般式(2)~(4)で表されるカルバゾール化合物を第2ホストとして使用することにより、更に優れた有機EL素子を与えることができる。これは、一般式(2)~(4)で表されるカルバゾール化合物が特に正孔注入輸送能が高く、カルバゾール環の結合様式やこの骨格への置換基の種類・数を変えることで正孔注入輸送性が高いレベルで制御できるためと考えられる。そこで、本発明の有機EL素子用材料と、上記カルバゾール化合物を混合して用いることで、有機層への両電荷注入量を好ましい範囲に調整でき、より良好な素子特性が期待できる。特に、遅延蛍光発光EL素子や燐光発光EL素子の場合にあっては、発光層で生成する励起エネルギーを閉じ込めるのに十分高い最低励起三重項エネルギーを有していることから、発光層内からのエネルギー流出がなく、低電圧で高効率かつ長寿命を達成できる。
有機EL素子の一例を示した模式断面図である。
 本発明の有機EL素子用材料は、上記一般式(1)で表されるインドロカルバゾール化合物である。
 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。
 上記一般式(1)について、説明する。
 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。
 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の芳香族複素環基を示す。好ましくは、炭素数1~8の脂肪族炭化水素基、フェニル基、又は炭素数3~9の芳香族複素環基である。より好ましくは、炭素数1~6の脂肪族炭化水素基、フェニル基、又は炭素数3~6の芳香族複素環基である。
 上記炭素数1~10の脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、へキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル等が挙げられる。好ましくは、炭素数1~4のアルキル基である。
 上記炭素数6~10の芳香族炭化水素基、又は炭素数3~12の芳香族複素環基の具体例としては、ベンゼン、ナフタレン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、オキサジアゾール、チアジアゾール、ベンゾトリアジン、フタラジン、テトラゾール、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾチアジアゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾセレノフェン、又はカルバゾールから1個のHをとって生じる芳香族基が挙げられる。好ましくは、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、キナゾリン、オキサジアゾール、チアジアゾール、ベンゾトリアジン、フタラジン、テトラゾール、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾイソチアゾール、又はベンゾチアジアゾールから生じる芳香族基が挙げられる。より好ましくは、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、チオフェン、イソチアゾール、チアゾール、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラジン、フラン、イソキサゾール、オキサゾール、又はオキサジアゾールから生じる芳香族基が挙げられる。
 L1、L2、L3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。芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基の好ましい例は、これらの基が2価の基であることを除き、Rがこれらの基である場合と同様である。
 B1、B2、B3は独立に、直接結合又は式(1b)で表される基を表し、B~Bの少なくとも一つは式(1b)で表される基(ビフェニルジイル基)である。好ましくは、B3が式(1b)で表される基であることである。
 a、b、c、d、eは、置換数を表し、各々独立して0~3の整数を表し、好ましくは0又は1の整数である。好ましくはa、b、cは0である。
 s、t、uは、繰り返し数を表し、各々独立して1~2の整数を表し、好ましくはs、t、uは1である。
 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。
 一般式(1)で表される化合物の好ましい態様として、上記式(8)~(11)のいずれかで表される化合物がある。式(8)~(11)において、一般式(1)と共通する記号は同じ意味を有する。
 一般式(1)で表される化合物の具体的な例を以下に示すが、これら例示化合物に限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 本発明の有機電界発光素子は、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。好ましくは、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に、上記の有機電界発光素子用材料を含む。更に好ましくは、発光層に、上記の有機電界発光素子用材料を含む。
 発光層に、本発明の有機電界発光素子用材料を含む場合は、本発明の有機電界発光素子用材料はホストとして適する。
 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。
 第2ホストとなる一般式(2)、及びその好ましい態様である式(5)について、説明する。一般式(2)と式(5)において、共通する記号は同じ意味を有する。
 BとB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。Bが水素であること、又はBが水素であって、B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。
 BとBが芳香族炭化水素基、連結芳香族基である場合の具体例は、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、フルオレン、ビフェニル等の芳香族炭化水素、又はこれら芳香族炭化水素の芳香族環が2個連結した化合物からHを1個とって生じる芳香族基又は連結芳香族基が挙げられる。好ましくは、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレンから生じる芳香族基又はこれらの芳香族基が2個連結した連結芳香族基が挙げられ、より好ましくはベンゼン、ナフタレン、フェナントレン又はビフェニルから生じる芳香族基である。B又はBがフェニル基であることが更に好ましい。
 BとB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。Bが水素であって、B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。
 本明細書において、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、連結芳香族基等において、特に無置換と断りがない場合は、これらは置換基を有する基を含むと解される。また、連結芳香族基に該当する場合は、置換芳香族炭化水素基、又は置換芳香族複素環基には該当しないと解される。
 L、Lは、フェニレン基であるが、フェニレン基は、式(2a)、式(2b)又は式(2c)で表される。好ましくは、式(2a)、又は式(2b)で表されるp-フェニレン基又はm-フェニレン基である。そして、LとLが相違することが好ましい。この場合、B又はBが水素である場合は、フェニル基として扱い、フェニレン基とは相違するとする。
 一般式(2)、(5)で表されるカルバゾール化合物の具体的な例を以下に示すが、これら例示化合物に限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 次に、上記一般式(3)について説明する。
 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。
 L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。
 B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、B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。
 一般式(3)で表される化合物は、上記式(6)又は式(7)で表される化合物であることが好ましい。
 式(6)又は式(7)において、環B、R、Ar、f、gは一般式(3)と同意である。
 一般式(3)で表されるカルバゾール化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 次に、上記一般式(4)について説明する。

  一般式(4)において、L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。
 L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。
  芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基の具体例としては、ベンゼン、ペンタレン、インデン、ナフタレン、アズレン、ヘプタレン、オクタレン、インダセン、アセナフチレン、フェナレン、フェナンスレン、アントラセン、トリンデン、フルオランテン、アセフェナントリレン、アセアントリレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、テトラフェン、テトラセン、プレイアデン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセン、テトラフェニレン、コラントリレン、ヘリセン、ヘキサフェン、ルビセン、コロネン、トリナフチレン、ヘプタフェン、ピラントレン、フラン、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、キサンテン、オキサトレン、ジベンゾフラン、ペリキサンテノキサンテン、チオフェン、チオキサンテン、チアントレン、フェノキサチイン、チオナフテン、イソチアナフテン、チオファントレン、ジベンゾチオフェン、ピロール、ピラゾール、テルラゾール、セレナゾール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、フラザン、インドリジン、インドール、イソインドール、インダゾール、プリン、キノリジン、イソキノリン、イミダゾール、ナフチリジン、フタラジン、ベンゾジアゼピン、キノキサリン、シンノリン、キノリン、プテリジン、フェナントリジン、アクリジン、ペリミジン、フェナントロリン、フェナジン、カルボリン、フェノテルラジン、フェノセレナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、アンチリジン、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾイソチアゾール又はこれら芳香環が複数連結された芳香族化合物等からm個のHを取って生じる基が挙げられる。
  なお、連結芳香族基である場合、連結される数は2~10が好ましく、より好ましくは2~7であり、連結される芳香環は同一であっても異なっていても良い。その場合、式(3)中、m個のカルバゾリル基と結合する結合位置は限定されず、連結された芳香環の末端部の環であっても中央部の環であってもよい。ここで、芳香環は芳香族炭化水素環及び芳香族複素環を総称する意味である。
  上記連結芳香族基の具体例としては、ビフェニル、ターフェニル、クアテルフェニル、ビナフタレン、フェニルトリフェニレン、フェニルジベンゾフラン、フェニルジベンゾチオフェン、ビスジベンゾフラン、ビスジベンゾチオフェン等から水素を除いて生じる基が挙げられる。
 好ましいLの具体例は、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ビフェニル、ターフェニル、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、フェニルジベンゾフラン、又はフェニルジベンゾチオフェンから生じる基が挙げられる。より好ましくは、ベンゼン、ビフェニル、又はターフェニルから生じる基が挙げられる。
 mは1~3の整数を表す。好ましくはmは1又は2であり、より好ましくは1である。
 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。
 一般式(4)において、式中に少なくとも1つの式(c1)又は式(c2)で表される結合構造を有することが好ましい。カルバゾリル基間の全ての結合構造が式(c1)、又は式(c2)で表される結合構造であることがより好ましい。
 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。
  一般式(4)、式(c1)、式(c2)において、Rはそれぞれ独立して水素、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数3~11のシクロアルキル基を表す。好ましくは水素、炭素数1~8のアルキル基又は炭素数3~8のシクロアルキル基であり、より好ましくは水素、炭素数1~4のアルキル基又は炭素数5~7のシクロアルキル基である。
  アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基が挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基が挙げられる。上記アルキル基は直鎖であっても、分岐していても構わない。
  シクロアルキル基の具体例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、メチルシクロヘキシル基が挙げられ、好ましくはシクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基が挙げられる。   
  一般式(4)で表されるカルバゾール化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 前記一般式(1)で表される化合物から選ばれる第1ホストと前記一般式(2)、(3)又は(4)で表される化合物から選ばれる第2ホストを発光層のホスト材料として使用することで優れた有機EL素子を提供することができる。
 第1ホストと第2ホストは、個々に異なる蒸着源から蒸着して使用することもできるが、蒸着前に予備混合して予備混合物とし、その予備混合物を1つの蒸着源から同時に蒸着して発光層を形成することが好ましい。この場合、予備混合物には、発光層を形成するために必要な発光性ドーパント材料又は必要により使用される他のホストを混合させてもよいが、所望の蒸気圧となる温度に大きな差がある場合は、別の蒸着源から蒸着させることがよい。
 また、第1ホストと第2ホストの混合比(重量比)は、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20~60%がよく、好ましくは20%よりも多く、55%よりも少ないことであり、より好ましくは40~50%である。
 次に、本発明の有機EL素子の構造について、図面を参照しながら説明するが、本発明の有機EL素子の構造はこれに限定されない。
 図1は本発明に用いられる一般的な有機EL素子の構造例を示す断面図であり、1は基板、2は陽極、3は正孔注入層、4は正孔輸送層、5は発光層、6は電子輸送層、7は陰極を表す。本発明の有機EL素子は発光層と隣接して励起子阻止層を有してもよく、また発光層と正孔注入層との間に電子阻止層を有してもよい。励起子阻止層は発光層の陰極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。本発明の有機EL素子では、陽極、発光層、そして陰極を必須の層として有するが、必須の層以外に正孔注入輸送層、電子注入輸送層を有することがよく、更に発光層と電子注入輸送層の間に正孔阻止層を有することがよい。なお、正孔注入輸送層は、正孔注入層と正孔輸送層のいずれか、または両者を意味し、電子注入輸送層は、電子注入層と電子輸送層のいずれか又は両者を意味する。
 図1とは逆の構造、すなわち基板1上に陰極7、電子輸送層6、発光層5、正孔輸送層4、陽極2の順に積層することも可能であり、この場合も必要により層を追加、省略することが可能である。
―基板―
 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。
―陽極―
 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。
―陰極―
 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(Al)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。
 また、陰極に上記金属を1~20nmの膜厚で形成した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に形成することで、透明又は半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
―発光層―
 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。
 発光層には本発明の有機EL素子用材料を使用することができ、これはホスト材料として使用することができる。この有機EL素子用材料は、1種を使用してもよく、2種以上を使用してもよい。
 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。
 第1ホストと第2ホストは、それぞれ異なる蒸着源から蒸着するか、蒸着前に予備混合して予備混合物とすることで1つの蒸着源から第1ホストと第2ホストを同時に蒸着することもできる。
 第1ホストと第2ホストを予備混合して使用する場合は、良好な特性を有する有機EL素子を再現性良く作製するために、50%重量減少温度(T50)の差が小さいことが望ましい。50%重量減少温度は、窒素気流減圧(50Pa)下でのTG-DTA測定において、室温から毎分10℃の速度で550℃まで昇温したとき、重量が50%減少した際の温度をいう。この温度付近では、蒸発又は昇華による気化が最も盛んに起こると考えられる。
 第1ホストと第2ホストは、上記50%重量減少温度の差が20℃以内であることが好ましく、15℃以内であることがより好ましい。予備混合方法としては、粉砕混合等の公知の方法が採用できるが、可及的に均一に混合することが望ましい。
 発光性ドーパント材料として燐光発光ドーパントを使用する場合、燐光発光ドーパントとしては、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、白金及び金から選ばれる少なくとも1つの金属を含む有機金属錯体を含有するものがよい。具体的には、J.Am.Chem.Soc.2001,123,4304や特表2013-53051号公報に記載されているイリジウム錯体が好適に用いられるが、これらに限定されない。
 燐光発光ドーパント材料は、発光層中に1種類のみが含有されても良いし、2種類以上を含有しても良い。燐光発光ドーパント材料の含有量はホスト材料に対して0.1~30wt%であることが好ましく、1~20wt%であることがより好ましい。
 燐光発光ドーパント材料は、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 発光性ドーパント材料として蛍光発光ドーパントを使用する場合、蛍光発光ドーパントとしては、特に限定されないが例えばベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、縮合芳香族化合物、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサジン誘導体、アルダジン誘導体、ピロリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、スチリルアミン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、芳香族ジメチリジン化合物、8-キノリノール誘導体の金属錯体やピロメテン誘導体の金属錯体、希土類錯体、遷移金属錯体に代表される各種金属錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン誘導体等が挙げられる。好ましくは縮合芳香族誘導体、スチリル誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、オキサジン誘導体、ピロメテン金属錯体、遷移金属錯体、又はランタノイド錯体が挙げられ、より好ましくはナフタレン、ピレン、クリセン、トリフェニレン、ベンゾ[c]フェナントレン、ベンゾ[a]アントラセン、ペンタセン、ペリレン、フルオランテン、アセナフソフルオランテン、ジベンゾ[a,j]アントラセン、ジベンゾ[a,h]アントラセン、ベンゾ[a]ナフタレン、ヘキサセン、ナフト[2,1-f]イソキノリン、α‐ナフタフェナントリジン、フェナントロオキサゾール、キノリノ[6,5-f]キノリン、ベンゾチオファントレン等が挙げられる。これらは置換基としてアルキル基、アリール基、芳香族複素環基、又はジアリールアミノ基を有しても良い。
 蛍光発光ドーパント材料は、発光層中に1種類のみが含有されても良いし、2種類以上を含有しても良い。蛍光発光ドーパント材料の含有量は、ホスト材料に対して0.1~20%であることが好ましく、1~10%であることがより好ましい。
 発光性ドーパント材料として熱活性化遅延蛍光発光ドーパントを使用する場合、熱活性化遅延蛍光発光ドーパントとしては、特に限定されないがスズ錯体や銅錯体等の金属錯体や、WO2011/070963号公報に記載のインドロカルバゾール誘導体、Nature 2012,492,234に記載のシアノベンゼン誘導体、カルバゾール誘導体、Nature Photonics 2014,8,326に記載のフェナジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、スルホン誘導体、フェノキサジン誘導体、アクリジン誘導体等が挙げられる。
 熱活性化遅延蛍光発光ドーパント材料は、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 熱活性化遅延蛍光発光ドーパント材料は、発光層中に1種類のみが含有されてもよいし、2種類以上を含有してもよい。また、熱活性化遅延蛍光発光ドーパントは燐光発光ドーパントや蛍光発光ドーパントと混合して用いてもよい。熱活性化遅延蛍光発光ドーパント材料の含有量は、ホスト材料に対して0.1~50%であることが好ましく、1~30%であることがより好ましい。
-注入層-
  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-
  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。
 正孔阻止層には、公知の正孔阻止層材料を用いることができるが、一般式(1)で表される化合物を含有させることが好ましい。
-電子阻止層-
 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。
  電子阻止層の材料としては、公知の電子阻止層材料を用いることができ、また後述する正孔輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。電子阻止層の膜厚は好ましくは3~100nmであり、より好ましくは5~30nmである。
-励起子阻止層-
  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。
  励起子阻止層の材料としては、公知の励起子阻止層材料を用いることができる。例えば、1,3-ジカルバゾリルベンゼン(mCP)や、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)-4-フェニルフェノラトアルミニウム(III)(BAlq)が挙げられる。
-正孔輸送層-
  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。
 正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。正孔輸送層には従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。かかる正孔輸送材料としては例えば、ポルフィリン誘導体、アリールアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン誘導体、アリールアミン誘導体及びスチリルアミン誘導体を用いることが好ましく、アリールアミン化合物を用いることがより好ましい。
-電子輸送層-
  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。
  電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる場合もある)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。電子輸送層には、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントロリン等の多環芳香族誘導体、トリス(8-キノリノラート)アルミニウム(III)誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、ビピリジン誘導体、キノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体等が挙げられる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
  以下、本発明を実施例によって更に詳しく説明するが、本発明は勿論、これらの実施例に限定されるものではなく、その要旨を越えない限りにおいて、種々の形態で実施することが可能である。
  以下に示すルートにより本発明に用いた一般式(1)で表される化合物を合成した。尚、化合物番号は、上記化学式に付した番号に対応する。
実施例1G
化合物1-1の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
                  
  窒素雰囲気下、化合物Aを20.0 g(78.0 mmol)、2-フルオロビフェニル14.8 g(85.8 mmol)、炭酸セシウム50.8 g(156 mmol)、N,N-ジメチルアセトアミドを500 ml加え、190℃で加熱しながら一晩撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、蒸留水(500 ml)を撹拌しながら加え、析出した固体をろ取した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーを行い、白色固体として化合物Bを25.4 g(62.4 mmol、収率80.0%)得た。
  窒素雰囲気下、水素化ナトリウム(62.0%品)1.1 g (27.0 mol)、脱水N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)10 mlを加え、室温で0.5時間撹拌した。得られた懸濁液に化合物B10.0 g(24.5 mmol)のDMAc(300 ml)溶液を加え、室温で30分撹拌した。得られた懸濁液に化合物C 6.44 g (29.4 mmol)加え、室温で0.5時間撹拌した。得られた懸濁液に蒸留水(500 ml)を撹拌しながら加え、析出した固体をろ取した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーを行い、白色固体として化合物Dを13.4 g(22.0 mmol、収率89.8%)得た。
  窒素雰囲気下、化合物Dを10.0 g(16.7 mmol)、フェニルボロン酸を2.44 g(20.1 mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を0.966 g(0.836 mmol)、炭酸ナトリウム3.54 gの水(16.7 ml)溶液、トルエン100 ml、エタノールを20 ml加え、90℃で加熱しながら1時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、トルエン 200 ml、蒸留水(200 ml)を撹拌しながら加えた。有機層を蒸留水(3 × 200 ml)で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後に、硫酸マグネシウムをろ別し、溶媒を減圧留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製、晶析精製を行い、白色固体として化合物1-1を5.23 g (8.17 mol、収率49.0%)を得た(APCI-TOFMS, m/z 540 [M+H]+)。
実施例2G
化合物1-3の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
  窒素雰囲気下、化合物Dを10.0 g(16.7 mmol)、3-ビフェニルボロン酸を3.98 g(20.1 mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を0.971 g(0.840 mmol)、炭酸ナトリウム3.54 gの水(18.2 ml)溶液、トルエン100 ml、エタノールを20 ml加え、90℃で加熱しながら1時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、トルエン 200 ml、蒸留水(200 ml)を撹拌しながら加えた。有機層を蒸留水(3 × 200 ml)で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後に、硫酸マグネシウムをろ別し、溶媒を減圧留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製、晶析精製を行い、白色固体として化合物1-3を5.49 g (7.67 mmol、収率45.9%)を得た(APCI-TOFMS, m/z 716 [M+H]+)。
実施例3G
化合物1-4の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
  窒素雰囲気下、化合物Dを10.0 g(16.7 mmol)、4-ビフェニルボロン酸を3.98 g(20.1 mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を0.960 g(0.835 mmol)、炭酸ナトリウム3.54 gの水(17.0 ml)溶液、トルエン200 ml、エタノールを20 ml加え、90℃で加熱しながら1時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、トルエン 400 ml、蒸留水(200 ml)を撹拌しながら加えた。有機層を蒸留水(3 × 400 ml)で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後に、硫酸マグネシウムをろ別し、溶媒を減圧留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製、晶析精製を行い、白色固体として化合物1-4を5.91 g (8.26 mmol、収率49.4%)を得た(APCI-TOFMS, m/z 716 [M+H]+)。
実施例4G
化合物1-11の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 窒素雰囲気下、化合物Dを13.4 g(22.0 mmol)、化合物Eを8.60 g(24.2 mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を1.27 g(1.10 mmol)、炭酸ナトリウム7.00 gの水(35.0 ml)溶液、トルエン200 ml、エタノールを40 ml加え、90℃で加熱しながら1時間撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、トルエン 400 ml、蒸留水(200 ml)を撹拌しながら加えた。有機層を蒸留水(3 × 400 ml)で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後に、硫酸マグネシウムをろ別し、溶媒を減圧留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製、晶析精製を行い、白色固体として化合物1-11を6.10 g (7.58 mmol、収率34.5%)を得た(APCI-TOFMS, m/z 792 [M+H]+)。
実施例5G
化合物1-20の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
  窒素雰囲気下、化合物Fを10.0 g(19.2 mmol)、2-ビフェニルボロン酸を4.55 g(23.0 mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を1.11 g(0.960 mmol)、炭酸ナトリウム4.07 gの水(19.5 ml)溶液、トルエン150 ml、エタノールを20 ml加え、90℃で加熱しながら一晩撹拌した。反応溶液を室温まで冷却した後に、トルエン 200 ml、蒸留水(200 ml)を撹拌しながら加えた。有機層を蒸留水(3 × 200 ml)で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後に、硫酸マグネシウムをろ別し、溶媒を減圧留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製、晶析精製を行い、白色固体として化合物1-20を6.26 g (9.78 mmol、収率50.9%)を得た(APCI-TOFMS, m/z 640 [M+H]+)。
  上記実施例1G~5Gの合成方法に準じて、化合物1-24、1-27、1-35、1-37、1-52、1-63、1-68及び1-76を合成し、有機EL素子の作製に供した。
実施例1
  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2~6
 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。
実施例7
  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8~175
 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。
実施例176~193
 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。
実施例194~202
 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。
 作製した有機EL素子の評価結果を表1~8に示す。表中、輝度、駆動電圧、発光効率は駆動電流20mA/cm2時の値であり、初期特性である。LT70は、初期輝度が70%まで減衰するまでにかかる時間であり、寿命特性を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000048
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000049
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000052
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000054
比較例1
 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。
比較例2~14
 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。
比較例15
 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16~17
 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。
比較例18
 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19~20
 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。
比較例21
 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22~23
 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。
 作製した有機EL素子の評価結果を表9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000055
 表1~9から実施例1~202は、電力効率及び寿命特性が向上し、良好な特性を示すことが分かる。
実施例203
  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204~208
 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。
実施例209
  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210~226
 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。
 作製した有機EL素子の評価結果を表10に示す。ここで、LT95は、初期輝度が95%まで減衰するまでにかかる時間であり、寿命特性を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000056
比較例24
 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。
比較例25~37
 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。
比較例38~40
 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41~43
 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44~46
 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。
 作製した有機EL素子の評価結果を表11に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000057
 表10、11から実施例203~226は、電力効率及び寿命特性が向上し、良好な特性を示すことが分かる。
 実施例で使用した化合物を次に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 1 基板、2 陽極、3 正孔注入層、4 正孔輸送層、5 発光層、6 電子輸送層、7 陰極
 
 

Claims (17)

  1.  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。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     ここで、環Aは式(1a)で表される複素環であり、環Aは隣接する環と任意の位置で縮合し、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り、L~L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り、B~Bは独立に直接結合、又は式(1b)で表されるビフェニルジイル基を表し、B~Bの内、少なくとも一つは式(1b)で表されるビフェニルジイル基である。a、b、c、d、eは、各々独立して0~3の整数を表し、s、t、uは各々独立して1~2の整数を表わす。
  2.  一般式(1)において、B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。
  3.  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。
  4.  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。
  5.  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。
  6.  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。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     ここで、BとBは独立に水素、炭素数6~14の芳香族炭化水素基、又は該芳香族炭化水素基が2個連結した基を表し、連結する場合の芳香族炭化水素基は同一であっても異なっていてもよい。L、Lは独立に式(2a)~式(2c)のいずれかで表されるフェニレン基を示す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     ここで、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し、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り、Lは直接結合、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り、B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、B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。f、g、hは、各々独立して0~3の整数を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     ここで、Lはm価の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、炭素数3~16の芳香族複素環基、又はこれらの芳香族環が2~10連結してなる連結芳香族基であるが、カルバゾール環を含む基であることはない。Rはそれぞれ独立して水素、炭素数1~10のアルキル基又は炭素数3~11のシクロアルキル基である。mは置換数であり、1~3の整数を示す。nは繰り返し数であり、それぞれ独立して1~4の整数であるが、少なくとも1つのnは2~4の整数である。
  7.  一般式(4)中に、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を特徴とする請求項6に記載の有機電界発光素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     ここで、Rは一般式(4)と同意である。
  8.  一般式(2)で表される化合物が、下記式(5)で表される化合物であることを特徴とする請求項6又は7に記載の有機電界発光素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
     ここで、B、B、L、Lは、一般式(2)と同意である。
  9.  一般式(3)で表される化合物が、下記式(6)又は式(7)で表される化合物であることを特徴とする請求項6~8のいずれかに記載の有機電界発光素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
     ここで、環C、R、B、f、gは、一般式(3)と同意である。
  10.  一般式(4)中に、少なくとも1つの式(c2)で表される結合構造を有することを特徴とする請求項6~9のいずれかに記載の有機電界発光素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
     ここで、Rは一般式(4)と同意である。
  11.  一般式(1)で表されるインドロカルバゾール化合物が、式(8)~(11)のいずれかで表される化合物であることを特徴とする請求項4~10のいずれかに記載の有機電界発光素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
     ここで、B~B、L~L、R、a~f及びs~uは、一般式(1)と同意である。
  12.  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。
  13.  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。
  14.  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。
  15.  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。
  16.  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。
  17.  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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