WO2020230811A1 - イリジウム錯体化合物、該化合物および溶剤を含有する組成物、該化合物を含有する有機電界発光素子、表示装置および照明装置 - Google Patents

イリジウム錯体化合物、該化合物および溶剤を含有する組成物、該化合物を含有する有機電界発光素子、表示装置および照明装置 Download PDF

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ring
carbon atoms
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aromatic
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和弘 長山
良子 梶山
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三菱ケミカル株式会社
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    • C07F15/0006Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic System compounds of the platinum group
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers

Definitions

  • the present invention relates to an iridium complex compound.
  • an iridium complex compound useful as a material for a light emitting layer of an organic electroluminescent device (hereinafter, may be referred to as an "organic EL device"), a composition containing the compound and a solvent, and an organic electroluminescent device containing the compound.
  • the present invention relates to a light emitting element, a display device having the organic electroluminescent element, and a lighting device.
  • organic EL elements such as organic EL lighting and organic EL displays
  • organic EL lighting and organic EL displays have been put into practical use. Since the applied voltage of the organic EL element is low, the power consumption is low and the three primary colors can be emitted. Therefore, the organic EL element is put into practical use not only for a large display monitor but also for a small and medium-sized display represented by a mobile phone or a smartphone.
  • the organic EL element is manufactured by laminating a plurality of layers such as a light emitting layer, a charge injection layer, and a charge transport layer.
  • a wet film forming method (coating method) has been actively studied as a process for efficiently manufacturing an organic EL element that can be used for a large-scale display or lighting (Non-Patent Document 1).
  • the wet film deposition method has an advantage that a stable layer can be easily formed as compared with the vacuum film deposition method. Therefore, the wet film formation method is expected to be applied to mass production of displays and lighting devices and to large devices.
  • Patent Documents 1 to 3 As a means for producing a light-emitting layer ink capable of heavy doping while suppressing a decrease in luminous efficiency due to concentration quenching, there is a method of introducing an alkyl group or an aralkyl group into an iridium complex compound (Patent Documents 1 to 3). Since these groups are highly flexible, the solubility of the complex can be increased. At the same time, concentration quenching can be suppressed because the central portion of the iridium complex is electrically shielded.
  • An object of the present invention is to provide an iridium complex compound that has both high solubility capable of heavy doping and high heat resistance suitable for an in-vehicle display.
  • the present inventor has found that an iridium complex compound having a specific chemical structure can achieve both high solubility and high heat resistance, and has completed the present invention as follows.
  • Ir represents an iridium atom.
  • Ring Cy 1 represents a monocyclic or condensed ring aromatic ring or a monocyclic or condensed ring heteroaromatic ring containing carbon atoms C 1 and C 2 .
  • Ring Cy 2 represents a monocyclic or fused ring heteroaromatic ring containing a carbon atom C 3 and a nitrogen atom N 1 .
  • R 1 and R 2 represent hydrogen atoms or substituents, respectively.
  • a is an integer of 0 or more up to the maximum number that can be replaced with the ring Cy 1 .
  • b is an integer of 0 or more up to the maximum number that can be replaced by the ring Cy 2 .
  • R 1 and R 2 When there are a plurality of R 1 and R 2 , they are independent of each other and may be the same or different. However, at least one of R 1 and R 2 is a substituent represented by the following formula (2) or a substituent further substituted with a substituent represented by the following formula (2). Is.
  • Ring Cy 3 , ring Cy 4 and ring Cy 5 represent aromatic rings or complex aromatic rings, respectively.
  • R 3 to R 6 represent hydrogen atoms or substituents, respectively.
  • x, y, and z are integers of 0 or more up to the maximum number that can be replaced with ring Cy 3 , ring Cy 4, and ring Cy 5 , respectively.
  • R 6s and R 3 to R 5 are independent and may be the same or different.
  • R 3 to R 6 are synonymous with those in the formula (2).
  • n is an integer from 0 to 10.
  • R 3 to R 6 are synonymous with those in the formula (2).
  • rings Cy 3 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , and x are synonymous with those in formula (2).
  • R 3 to R 6 are synonymous with those in the formula (2).
  • n is an integer from 0 to 10.
  • R 3 to R 6 are synonymous with those in formula (2).
  • R 4 is synonymous with that in formula (2).
  • "*" Represents the bond position.
  • Cyclic alkyl group linear, branched or cyclic alkoxy group with 1 to 30 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkylthio group with 1 to 30 carbon atoms, linear, branched with 2 to 30 carbon atoms
  • a cyclic alkenyl group a linear, branched or cyclic alkynyl group having 2 or more and 30 carbon atoms, an aromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms, a heteroaromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms, and 5 or more and 40 carbon atoms.
  • aryloxy groups arylthio groups having 5 or more and 40 or less carbon atoms
  • aralkyl groups having 5 or more and 60 or less carbon atoms
  • heteroaralkyl groups having 5 or more and 60 or less carbon atoms
  • diarylamino groups having 10 or more and 40 or less carbon atoms
  • carbon atoms carbon atoms.
  • the alkyl group, the alkoxy group, the alkylthio group, the alkenyl group, the alkynyl group, the aralkyl group and the heteroaralkyl group may be further substituted with one or more R', and 1 in these groups.
  • two adjacent R 1 ⁇ R 4 are bonded remaining radicals together loses hydrogen radicals, respectively, of aliphatic or aromatic or heteroaromatic, may form a monocyclic or condensed.
  • aromatic group, the heteroaromatic group, the aryloxy group, the arylthio group, the diarylamino group, the arylheteroarylamino group and the diheteroarylamino group are further represented by one or more R'. It may be replaced.
  • Cyclic alkyl group linear, branched or cyclic alkoxy group with 1 to 30 carbon atoms, linear, branched or cyclic alkylthio group with 1 to 30 carbon atoms, linear, branched with 2 to 30 carbon atoms
  • a cyclic alkenyl group a linear, branched or cyclic alkynyl group having 2 or more and 30 carbon atoms, an aromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms, a heteroaromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms, and 5 or more and 40 carbon atoms.
  • aryloxy groups arylthio groups having 5 or more and 40 or less carbon atoms
  • aralkyl groups having 5 or more and 60 or less carbon atoms
  • heteroaralkyl groups having 5 or more and 60 or less carbon atoms
  • diarylamino groups having 10 or more and 40 or less carbon atoms
  • carbon atoms carbon atoms.
  • the aromatic group, the complex the complex.
  • the aromatic group, the aryloxy group, the arylthio group, the diarylamino group, the arylheteroarylamino group and the diheteroarylamino group may be further substituted with one or more R'').
  • the two adjacent R's may each lose hydrogen radicals and the residual radicals may combine with each other to form an aliphatic, aromatic or heteroaromatic monocyclic or condensed ring.
  • the R''s are independently composed of H, D, F, CN, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 1 to 20 carbon atoms, or a heteroaromatic group having 1 to 20 carbon atoms. To be elected.
  • two or more adjacent R''s may combine with each other to form an aliphatic or aromatic or heteroaromatic monocyclic or fused ring.
  • R 1 is a substituent represented by the formula (2) or is further substituted with a substituent represented by the formula (2).
  • the iridium complex compound according to any one of.
  • the iridium complex compound of the present invention has high solvent solubility and high heat resistance. Therefore, a heavy-doped light-emitting layer ink can be prepared in the production of the organic EL element by the wet film forming method. In addition, deterioration of element characteristics is suppressed even in a high temperature state. According to the iridium complex compound of the present invention, it is possible to provide an organic EL device having excellent high temperature emission characteristics.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of the organic electroluminescent device of the present invention.
  • the "aromatic ring” refers to an "aromatic hydrocarbon ring” and is distinguished from a “heteroaromatic ring” containing a hetero atom as a ring-constituting atom.
  • the "aromatic group” refers to an "aromatic hydrocarbon ring group”
  • the “complex aromatic group” refers to a “complex aromatic ring group”.
  • the aromatic ring connecting the two structures has a divalent free valence.
  • the free valence refers to one capable of forming a bond with another free valence as described in the Organic Chemistry / Biochemical Nomenclature (above) (Revised 2nd Edition, Nanedo, published in 1992). ..
  • a benzene ring having one free valence is a phenyl group
  • a benzene ring having two free valences is a phenylene group.
  • the iridium complex compound of the present invention is a compound represented by the following formula (1).
  • Ir represents an iridium atom.
  • Ring Cy 1 represents a monocyclic or condensed ring aromatic ring or a monocyclic or condensed ring heteroaromatic ring containing carbon atoms C 1 and C 2 .
  • Ring Cy 2 represents a monocyclic or fused ring heteroaromatic ring containing a carbon atom C 3 and a nitrogen atom N 1 .
  • R 1 and R 2 represent hydrogen atoms or substituents, respectively.
  • a is an integer of 0 or more up to the maximum number that can be replaced with the ring Cy 1 .
  • b is an integer of 0 or more up to the maximum number that can be replaced by the ring Cy 2 .
  • R 1 and R 2 When there are a plurality of R 1 and R 2 , they are independent of each other and may be the same or different. However, at least one of R 1 and R 2 is a substituent represented by the following formula (2) or a substituent further substituted with a substituent represented by the following formula (2). Is.
  • Ring Cy 3 , ring Cy 4 and ring Cy 5 represent aromatic rings or complex aromatic rings, respectively.
  • R 3 to R 6 represent hydrogen atoms or substituents, respectively.
  • x, y, and z are integers of 0 or more up to the maximum number that can be replaced with ring Cy 3 , ring Cy 4, and ring Cy 5 , respectively.
  • R 6s and R 3 to R 5 are independent and may be the same or different.
  • the reason why the iridium complex compound of the present invention has both high solubility and high heat resistance is presumed as follows. In order to obtain high solubility, it is preferable that there are many conformations that the molecule can take by rotating the chemical bond.
  • the iridium complex compound of the present invention has a benzyl carbon atom (-C (-R 6 ) 2- Cy 5 ) as shown in the formula (2), a ring Cy 4 bonded thereto, and another ring Cy 3 Is bonded to the ring Cy 4 and connected in series to increase the conformation that can be taken and ensure the solubility.
  • the suppression of concentration quenching by heavy doping is achieved by effectively shielding the iridium atom circumference by the ring Cy 5 insulated from the electron cloud of the ligand around the iridium atom by the benzyl carbon atom. ..
  • the substituent represented by the formula (2) for exhibiting this solubility is a conformation as compared with the technique for imparting solubility by the presence of an alkylene group having 2 or more carbon atoms as disclosed in Patent Document 1. Many loci can occur, but their local molecular motion is suppressed. Therefore, it is possible to exhibit an extremely high glass transition temperature without causing a phenomenon that significantly lowers the glass transition temperature. This is the reason why the element can be expected to maintain high thermal stability of the light emitting layer even at a high temperature of, for example, 80 ° C. or higher.
  • Ring Cy 1 represents an aromatic ring or a heteroaromatic ring containing carbon atoms C 1 and C 2 coordinated to the iridium atom.
  • Ring Cy 1 may be a single ring or a condensed ring in which a plurality of rings are bonded. In the case of a fused ring, the number of rings is not particularly limited, but is preferably 6 or less, and 5 or less is preferable because the solvent solubility of the complex tends not to be impaired.
  • the hetero atom contained in addition to the carbon atom as a ring-constituting atom is selected from a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a phosphorus atom and a selenium atom. This is preferable from the viewpoint of the chemical stability of the complex.
  • ring Cy 1 examples include a monocyclic benzene ring; two naphthalene rings; three or more fluorene rings, anthracene rings, phenanthrene rings, perylene rings, tetracene rings, pyrene rings, and benzpyrene rings. Examples thereof include a chrysene ring, a triphenylene ring, and a fluoranthene ring.
  • oxygen-containing atom furan ring benzofuran ring, dibenzofuran ring
  • sulfur-containing atom thiophene ring benzothiophene ring
  • dibenzothiophene ring nitrogen-containing atom pyrrole ring
  • pyrazole ring imidazole ring
  • benzimidazole ring Indole ring, indazole ring, carbazole ring, indolocarbazole ring, indenocarbazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, triazine ring, quinoline ring, isothiazole ring, synnoline ring, phthalazine ring, quinoxaline ring, quinazoline Ring, quinazolinone ring, acrydin ring, phenanthridine ring, carbazole ring, purine ring; o
  • the aromatic ring may have a linked aromatic ring structure in which a plurality of aromatic rings are linked.
  • Examples of the linked aromatic ring structure include biphenyl, terphenyl, quaterphenyl, and kinkphenyl.
  • the complex aromatic ring may have a linked complex aromatic ring structure in which a plurality of complex aromatic rings are linked.
  • an appropriate substituent is introduced on these rings. It is preferable to be done. For this reason, it is preferable to use a ring for which many methods for introducing such a substituent are known. Therefore, among the above specific examples, it is preferable that one ring containing carbon atoms C 1 and C 2 is a benzene ring or a pyridine ring, and a benzene ring is particularly preferable.
  • Examples of these include a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring, a carbazole ring, an indolocarbazole ring, an indenocarbazole ring, a carboline ring, and the like, in addition to the above-mentioned aromatic ring.
  • one ring containing carbon atoms C 1 and C 2 is a benzene ring.
  • examples thereof include a benzene ring, a naphthalene ring, a fluorene ring, a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring and a carbazole ring.
  • the number of atoms constituting the ring Cy 1 is not particularly limited, but from the viewpoint of maintaining the solvent solubility of the iridium complex compound, the number of atoms constituting the ring is preferably 5 or more, more preferably 6 or more. is there.
  • the number of constituent atoms of the ring is preferably 30 or less, more preferably 20 or less.
  • Ring Cy 2 represents a heteroaromatic ring containing a carbon atom C 3 and a nitrogen atom N 1 coordinated to an iridium atom.
  • Ring Cy 2 may be a single ring or a condensed ring in which a plurality of rings are bonded.
  • ring Cy 2 examples include a monocyclic pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, a pyrrole ring, a pyrazole ring, an isooxazole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, and an oxazole ring.
  • Thiazole ring purine ring; bicyclic quinoline ring, isoquinoline ring, synnoline ring, phthalazine ring, quinazoline ring, quinoxalin ring, naphthylidine ring, indole ring, indazole ring, benzoisooxazole ring, benzoisothiazole ring, benzimidazole ring.
  • Ring benzoxazole ring, benzothiazole ring; aclysin ring, phenanthroline ring, carbazole ring, carboline ring of tricyclic fused ring; benzophenanthridine ring, benzoaclydin ring or indolocarbolin ring of 4 or more rings. Be done. Further, the carbon atoms constituting these rings may be further replaced with nitrogen atoms.
  • ring Cy 2 is known because it is easy to introduce a substituent and adjust the emission wavelength and solvent solubility, and many methods that can be synthesized in good yield when complexing with iridium are known.
  • a single ring or a fused ring having 4 or less rings is preferable, a single ring or a condensed ring having 3 rings or less is more preferable, and a monocyclic ring or a condensed ring having 2 rings is most preferable.
  • Benzoxide ring, benzthiazole ring, pyridine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, quinazoline ring, naphthylidine ring are preferable. Most preferably, it is a pyridine ring, a quinoline ring or an isoquinoline ring, which has high durability and can be easily adjusted to a preferable emission wavelength for a display.
  • R 1 and R 2 independently represent a hydrogen atom or a substituent, respectively. However, at least one or a plurality of R 1 and R 2 existing respectively are substituted groups represented by the following formula (2) or further substituted with a substituent represented by the following formula (2). It is a substituent that has been used.
  • Ring Cy 3 , ring Cy 4 and ring Cy 5 represent aromatic rings or complex aromatic rings, respectively.
  • R 3 to R 6 represent hydrogen atoms or substituents, respectively.
  • x, y, and z are integers of 0 or more up to the maximum number that can be replaced with ring Cy 3 , ring Cy 4, and ring Cy 5 , respectively.
  • R 6s and R 3 to R 5 are independent and may be the same or different.
  • R 1 and R 2 are independent of each other and may be the same or different. R 1 and R 2 may be further combined to form an aliphatic, aromatic or complex aromatic monocyclic or condensed ring.
  • R 3 to R 6 are preferably hydrogen atoms.
  • R 1 and R 2 are substituents other than the substituent represented by the formula (2), and when R 3 to R 6 are substituents, the structure as the substituent is not particularly limited, and the object is The optimum group can be selected in consideration of precise control of the emission wavelength, compatibility with the solvent used, compatibility with the host compound in the case of making an organic electric field light emitting element, and the like. However, if a substituent having a structure that is more flexible than necessary is introduced, the heat resistance of the invention may be impaired. Therefore, a preferred substituent other than the hydrogen atom is a range of substituents independently selected from the substituent group W described below.
  • the alkyl group, the alkoxy group, the alkylthio group, the alkenyl group, the alkynyl group, the aralkyl group and the heteroaralkyl group may be further substituted with one or more R'.
  • One or more hydrogen atoms in these groups may be substituted with D, F, Cl, Br, I or -CN.
  • the aromatic group, the heteroaromatic group, the aryloxy group, the arylthio group, the diarylamino group, the arylheteroarylamino group and the diheteroarylamino group are each independently one or more R. It may be replaced with'.
  • substituent group W more preferable substituents are D, F, -CN, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an aromatic group having 5 to 60 carbon atoms, and a carbon number of carbon atoms. It is a heteroaromatic group having 5 or more and 60 or less, an aralkyl group having 5 or more and 60 or less carbon atoms, and a heteroaralkyl group having 5 or more and 60 or less carbon atoms.
  • linear, branched or cyclic alkenyl groups linear, branched or cyclic alkynyl groups having 2 or more and 30 or less carbon atoms, aromatic groups having 5 or more and 60 or less carbon atoms, and complex aromatic groups having 5 or more and 60 or less carbon atoms.
  • aryloxy groups with 5 or more and 40 or less carbon atoms arylthio groups with 5 or more and 40 or less carbon atoms
  • aralkyl groups with 5 or more and 60 or less carbon atoms heteroaralkyl groups with 5 or more and 60 or less carbon atoms, 10 or more and 40 or less carbon atoms
  • the alkyl group, the alkoxy group, the alkylthio group, the alkenyl group, the alkynyl group, the aralkyl group and the heteroaralkyl group may be further substituted with one or more R ′′.
  • One or more hydrogen atoms in these groups may be substituted with D, F, Cl, Br, I or -CN.
  • the aromatic group, the heteroaromatic group, the aryloxy group, the arylthio group, the diarylamino group, the arylheteroarylamino group and the diheteroarylamino group are further substituted with one or more R''. It may have been done. R'' will be described later. Two or more adjacent R's may combine with each other to form an aliphatic or aromatic or complex aromatic, monocyclic or condensed ring.
  • R' are D, F, -CN, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, an aromatic group having 5 to 60 carbon atoms, and 5 to 60 carbon atoms. It is a heteroaromatic group, an aralkyl group having 5 or more and 60 or less carbon atoms, and a heteroaralkyl group having 5 or more and 60 or less carbon atoms.
  • R'' is independently H, D, F, -CN, an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, an aromatic group having 1 to 20 carbon atoms, or a complex aromatic group having 1 to 20 carbon atoms. Selected from tribal groups. Two or more adjacent R''s may combine with each other to form an aliphatic or aromatic or complex aromatic, monocyclic or condensed ring.
  • R'' is H, D, F, -CN or an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.
  • the amino group will be described below.
  • linear, branched or cyclic alkyl groups having 1 to 30 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, n-pentyl group and n-hexyl group.
  • Examples thereof include an n-octyl group, a 2-ethylhexyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, an n-octyl group, a norbornyl group and an adamantyl group.
  • the number of carbon atoms is preferably 1 or more, preferably 30 or less, more preferably 20 or less, and most preferably 12 or less so as not to impair durability and heat resistance.
  • linear, branched or cyclic alkoxy groups having 1 to 30 carbon atoms include methoxy group, ethoxy group, n-propyloxy group, n-butoxy group, n-hexyloxy group, isopropyloxy group and cyclohexyloxy.
  • Groups, 2-ethoxyethoxy group, 2-ethoxyethoxyethoxy group and the like can be mentioned.
  • the number of carbon atoms is preferably 1 or more, preferably 30 or less, more preferably 20 or less, and most preferably 12 or less so as not to impair durability and heat resistance.
  • linear, branched or cyclic alkylthio groups having 1 to 30 carbon atoms include methylthio groups, ethylthio groups, n-propylthio groups, n-butylthio groups, n-hexylthio groups, isopropylthio groups and cyclohexylthio groups. Examples thereof include a 2-methylbutylthio group and an n-hexylthio group.
  • the number of carbon atoms is preferably 1 or more, preferably 30 or less, more preferably 20 or less, and most preferably 12 or less so as not to impair durability and heat resistance.
  • Examples of a linear, branched or cyclic alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms include a vinyl group, an allyl group, a propenyl group, a heptenyl group, a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group and a cyclooctenyl group.
  • the number of carbon atoms is preferably 2 or more, preferably 30 or less, more preferably 20 or less, and most preferably 12 or less so as not to impair durability and heat resistance.
  • Examples of a linear, branched or cyclic alkynyl group having 2 or more and 30 or less carbon atoms include an ethynyl group, a propionyl group, a butynyl group, a pentynyl group, a hexynyl group, a heptynyl group and an octynyl group.
  • the number of carbon atoms is preferably 2 or more, preferably 30 or less, more preferably 20 or less, and most preferably 12 or less so as not to impair durability and heat resistance.
  • Aromatic groups having 5 or more and 60 or less carbon atoms and heteroaromatic groups having 5 or more and 60 or less carbon atoms may exist as a single ring or a fused ring, or another kind of aromatic group may be present in one ring. It may be a group formed by bonding or condensing a group group or a heteroaromatic group.
  • phenyl group examples include phenyl group, naphthyl group, anthracenyl group, benzoanthrasenyl group, phenanthrenyl group, benzophenanthrenyl group, triphenylene group, pyrenyl group, chrysenyl group, fluoranthenyl group, perylenel group, benzopyrenyl group.
  • Benzofluoranthenyl group naphthacenyl group, pentasenyl group, biphenyl group, terphenyl group, quaterphenyl group, kinkphenyl group, fluorenyl group, spirobifluorenyl group, dihydrophenanthrenyl group, dihydropyrenyl group, tetrahydro Pyrenyl group, indenofluorenyl group, frill group, benzofuryl group, isobenzofuryl group, dibenzofuranyl group, thiophene group, benzothiophenyl group, dibenzothiophenyl group, pyrrolyl group, indolyl group, isoindrill group, carbazolyl Group, benzocarbazolyl group, indolocarbazolyl group, indenocarbazolyl group, pyridyl group, quinoline group, synnolyl group, isocinnoly
  • the carbon number of these groups is preferably 5 or more, preferably 50 or less, more preferably 40 or less, and 30 or less. Most preferably.
  • a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthrenyl group, a benzophenanthrenyl group, a triphenylene group, and a biphenyl group are more preferable as an aromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms and a heteroaromatic group having 5 or more and 60 carbon atoms or less.
  • Examples of the aryloxy group having 5 or more and 40 or less carbon atoms include a phenoxy group, a methylphenoxy group, a naphthoxy group, a methoxyphenoxy group and the like. From the viewpoint of the balance between solubility, durability, and heat resistance, the carbon number of these groups is preferably 5 or more, preferably 30 or less, more preferably 25 or less, and most preferably 20 or less.
  • Examples of the arylthio group having 5 or more and 40 or less carbon atoms include a phenylthio group, a methylphenylthio group, a naphthylthio group, a methoxyphenylthio group and the like. From the viewpoint of the balance between solubility, durability, and heat resistance, the carbon number of these groups is preferably 5 or more, preferably 30 or less, more preferably 25 or less, and most preferably 20 or less.
  • Examples of aralkyl groups having 5 or more and 60 or less carbon atoms include 1,1-dimethyl-1-phenylmethyl group, 1,1-di (n-butyl) -1-phenylmethyl group, and 1,1-di (n).
  • the carbon number of these groups is preferably 5 or more, and more preferably 40 or less.
  • heteroaralkyl groups having 5 or more and 60 or less carbon atoms examples include 1,1-dimethyl-1- (2-pyridyl) methyl group and 1,1-di (n-hexyl) -1- (2-pyridyl) methyl.
  • Examples of the diarylamino group having 10 or more and 40 or less carbon atoms include a diphenylamino group, a phenyl (naphthyl) amino group, a di (biphenyl) amino group, a di (p-terphenyl) amino group and the like. From the viewpoint of the balance between solubility, durability, and heat resistance, the carbon number of these groups is preferably 10 or more, preferably 36 or less, more preferably 30 or less, and 25 or less. Most preferably.
  • Examples of the aryl heteroarylamino group having 10 or more and 40 or less carbon atoms include a phenyl (2-pyridyl) amino group and a phenyl (2,6-diphenyl-1,3,5-triazine-4-yl) amino group. Can be mentioned. From the viewpoint of the balance between solubility, durability, and heat resistance, the carbon number of these groups is preferably 10 or more, preferably 36 or less, more preferably 30 or less, and 25 or less. Most preferably.
  • Examples of the diheteroarylamino group having 10 or more and 40 or less carbon atoms include a di (2-pyridyl) amino group and a di (2,6-diphenyl-1,3,5-triazine-4-yl) amino group. .. From the viewpoint of the balance between solubility, durability, and heat resistance, the number of carbon atoms of these diheteroarylamino groups is preferably 10 or more, preferably 36 or less, and more preferably 30 or less. , 25 or less is most preferable.
  • R 1 and R 2 are independently hydrogen atom, F, -CN, linear and branched having 1 or more and 30 or less carbon atoms, from the viewpoint of not impairing the durability as a light emitting material in an organic electric field light emitting element.
  • a cyclic alkyl group, an aromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms, or a heteroaromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms is preferable, and a hydrogen atom, an aromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms, or an aromatic group having 5 or more and 60 carbon atoms or less.
  • the heteroaromatic group of is particularly preferred.
  • the substituent represented by the formula (2) has 1 or more carbon atoms. It is preferably a linear, branched or cyclic alkyl group of 30 or less, an aromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms, or a group further substituted with a heteroaromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms. It is particularly preferable that the substituent represented by (2) is a group further substituted with an aromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms or a heteroaromatic group having 5 or more and 60 or less carbon atoms.
  • the types of rings Cy 3 , ring Cy 4 , and ring Cy 5 are preferably composed of a single ring rather than a condensed ring, and more preferably a benzene ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, or a triazine ring, or It is a structure in which these are connected. Particularly preferably, it is a benzene ring or a structure in which benzene rings are connected.
  • the substituent represented by the formula (2) having such a structure the substituent represented by the following formula (3) and the substituent represented by the following formula (4) are preferable.
  • the iridium complex compound of the present invention having the structure of the following formula (3) in which the ring Cy 3 , the ring Cy 4 and the ring Cy 5 are all benzene rings emits light from the organic EL element.
  • the ring Cy 3 , the ring Cy 4 and the ring Cy 5 are all benzene rings emits light from the organic EL element.
  • the influence of the local bending portion of the ligand or the rotational movement of the benzene ring in the iridium complex compound of the present invention can be minimized, so that not only the complex itself but also the complex itself can be used.
  • the heat resistance of the organic EL element using the above can be increased to the utmost limit.
  • R 3 to R 6 are synonymous with those in the formula (2).
  • n is an integer from 0 to 10.
  • n is large from the viewpoint of solubility.
  • n is preferably small. Even when n is large, the heat resistance can be improved without impairing the glass transition temperature by providing the cumyl group or the like.
  • R 3 to R 6 are synonymous with those in the formula (2).
  • R 4 and R 5 each lose hydrogen radicals and the remaining radicals do not bond with each other to form a ring.
  • the solvent solubility and heat resistance of the iridium complex compound of the present invention are highly effective due to the structure on the terminal side of the substituent represented by the above formula (2).
  • the substituent represented by the above formula (2) is preferably a substituent represented by the following formula (2A) having a p-cumylphenyl group on the terminal side.
  • rings Cy 3 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , and x are synonymous with those in formula (2).
  • the substituent represented by the above formula (2A) is more preferably a substituent represented by the following formula (3A) and the following formula (4A), wherein Cy 3 has a structure in which a plurality of benzene rings are linked or a benzene ring. Is.
  • R 3 to R 6 are synonymous with those in the formula (2).
  • n is an integer from 0 to 10.
  • R 3 to R 6 are synonymous with those in formula (2).
  • Cy 3 in the above formula (2) includes a partial structure represented by the following formula (5). ..
  • R 4 is synonymous with that in formula (2).
  • "*" Represents the bond position.
  • the number of partial structures represented by the above formula (5) which is the partial structure contained in Cy 3 in the above formula (2), is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and 6 or less. Preferably, 5 or less is more preferable, and 4 or less is more preferable.
  • R 1 and R 2 are a substituent represented by the above formula (2), or is further substituted with a substituent represented by the above formula (2). It is necessary to be a substituent from the viewpoint of solubility and heat resistance.
  • the presence of the substituent represented by the formula (2) partially shields the iridium complex compound. As a result, even if the concentration of the iridium complex compound is increased when the iridium complex compound is present in the light emitting layer of the organic EL element, concentration quenching can be made difficult to occur. As a result, the driving life can be extended while maintaining the high luminous efficiency of the element.
  • the number and position of the substituents represented by the formula (2) introduced into the ring Cy 1 or the ring Cy 2 or their substituents R 1 or R 2 are not particularly limited. However, if the number introduced is too small, there is a concern that the solubility of the iridium complex compound may deteriorate, and at the same time, the shielding effect of the iridium central metal by the substituent represented by the above formula (2) cannot be obtained at all, and heavy doping is performed. Occasionally, density quenching is likely to occur. On the contrary, if too many are introduced, the area around the iridium center metal is highly shielded, which may hinder the transfer of electric charge or energy in the light emitting layer when used as a light emitting material for an organic EL element. There is.
  • the number of substituents represented by the formula (2) introduced into one ligand is usually 6 or less, preferably 4 or less, more preferably 2 or less, and most preferably 1.
  • the position where the substituent represented by the formula (2) is introduced is preferably a substitution position in the iridium complex compound where the iridium metal center and the ring Cy 5 can be the farthest positions. By doing so, it is considered that the shielding effect of the ring Cy 5 insulated by benzyl carbon is maximized and the contribution to solubility can be maximized.
  • the intramolecular motion caused by heating is defined as the benzyl carbon and the ring Cy 5 portion, and the center of the complex.
  • the heat resistance can be further improved.
  • the iridium complex compound exhibits green light emission, the emission color may change significantly due to the introduction of the substituent represented by the above formula (2), so the position where the substituent is substituted. Is preferably on ring Cy 1 or R 1 , which is a substituent thereof.
  • the maximum emission wavelength of the iridium complex compound of the present invention is not particularly limited.
  • the maximum emission wavelength of the iridium complex compound of the present invention can be measured by, for example, the following method.
  • a spectrophotometer (organic EL quantum yield measuring device C9920-02 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.) was prepared by dissolving the iridium complex compound in 2-methyltetrahexyl at room temperature at a concentration of 1 ⁇ 10 -4 mol / L or less. Measure the phosphorescence spectrum with. The wavelength indicating the maximum value of the obtained phosphorescence spectral intensity is regarded as the maximum emission wavelength in the present invention.
  • ligand of the iridium complex compound of the present invention can be carried out by combining known organic synthesis reactions.
  • derivatives for various ligands can be synthesized mainly by the Suzuki-Miyaura coupling reaction and / or the pyridine ring synthesis reaction, and further by combining the substituent introduction reaction into them.
  • the iridium complex compound of the present invention can be synthesized by a combination of known methods and the like. This will be described in detail below.
  • a chlorine-crosslinked iridium binuclear complex is synthesized by a reaction of 2 equivalents of a ligand and 1 equivalent of iridium chloride n hydrate.
  • a solvent a mixed solvent of 2-ethoxyethanol and water is usually used, but a solvent-free solvent or another solvent may be used.
  • the reaction can be promoted by using an excessive amount of the ligand or using an additive such as a base.
  • Other crosslinkable anionic ligands such as bromine can be used instead of chlorine.
  • the reaction temperature is not particularly limited, but usually 0 ° C. or higher is preferable, and 50 ° C. or higher is more preferable. Further, 250 ° C. or lower is preferable, and 150 ° C. or lower is more preferable. When the reaction temperature is within this range, only the desired reaction proceeds without accompanying by-products or decomposition reactions, and high selectivity tends to be obtained.
  • a halogen ion scavenger such as silver trifluoromethanesulfonate is added and brought into contact with the newly added ligand to obtain the desired complex.
  • ethoxyethanol or diglyme is usually used as the solvent, no solvent or other solvent can be used depending on the type of ligand, and a plurality of solvents can be mixed and used. It is not always necessary because the reaction may proceed without the addition of a halogen ion scavenger, but the scavenger is used to increase the reaction yield and selectively synthesize facial isomers having a higher quantum yield. Is advantageous.
  • the reaction temperature is not particularly limited, but is usually carried out in the range of 0 ° C. to 250 ° C.
  • the first-stage dikaryon complex can be synthesized in the same manner as in the formula [A].
  • a 1,3-dione compound such as acetylacetone and a basic compound capable of extracting active hydrogen of the 1,3-dione compound such as sodium carbonate are added to the dinuclear complex.
  • a basic compound capable of extracting active hydrogen of the 1,3-dione compound such as sodium carbonate
  • a solvent such as ethoxyethanol or dichloromethane that can dissolve the dinuclear complex of the raw material is used, but if the ligand is liquid, it can be carried out without a solvent.
  • the reaction temperature is not particularly limited, but is usually carried out in the range of 0 ° C. to 200 ° C.
  • the third step is to react one equivalent or more of the ligand.
  • the type and amount of the solvent are not particularly limited, and may be solvent-free as long as the ligand is liquid at the reaction temperature.
  • the reaction temperature is also not particularly limited, but since the reactivity is slightly poor, the reaction is often carried out at a relatively high temperature of 100 ° C. to 300 ° C. Therefore, a solvent having a high boiling point such as glycerin is preferably used.
  • purification is performed to remove unreacted raw materials, reaction by-products and solvents. Purification operations in ordinary synthetic organic chemistry can be applied, but purification is mainly performed by normal phase silica gel column chromatography as described in the above non-patent documents. A single or mixed solution of hexane, heptane, dichloromethane, chloroform, ethyl acetate, toluene, methyl ethyl ketone, and methanol can be used as the developing solution. Purification may be performed multiple times under different conditions.
  • the iridium complex compound of the present invention can be suitably used as a material used for an organic electroluminescent device, that is, as a light emitting material for an organic electroluminescent device, and can also be suitably used as a light emitting material for other light emitting elements and the like.
  • iridium complex compound-containing composition Since the iridium complex compound of the present invention has excellent solvent solubility, it is preferably used together with a solvent.
  • iridium complex compound-containing composition the composition of the present invention containing the iridium complex compound of the present invention and the solvent (hereinafter, may be referred to as “iridium complex compound-containing composition”) will be described.
  • the iridium complex compound-containing composition of the present invention contains the iridium complex compound of the present invention and a solvent.
  • the iridium complex compound-containing composition of the present invention is usually used for forming a layer or a film by a wet film forming method, and is particularly preferably used for forming an organic layer of an organic electroluminescent device.
  • the organic layer is particularly preferably a light emitting layer.
  • the iridium complex compound-containing composition is preferably a composition for an organic electroluminescent device, and more preferably used as a composition for forming a light emitting layer.
  • the content of the iridium complex compound of the present invention in the iridium complex compound-containing composition is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, usually 99.9% by mass or less, preferably 99% by mass or less. is there.
  • the iridium complex compound of the present invention may be contained in the iridium complex compound-containing composition of only one type or in combination of two or more types.
  • the iridium complex compound-containing composition of the present invention when used, for example, for an organic electroluminescent element, it contains, in addition to the iridium complex compound and the solvent of the present invention, an organic electroluminescent element, particularly a charge transporting compound used for a light emitting layer. can do.
  • the iridium complex compound of the present invention is used as a light emitting material and another charge transporting compound is used as a charge transport host material. It is preferable to include it.
  • the solvent contained in the iridium complex compound-containing composition of the present invention is a volatile liquid component used for forming a layer containing the iridium complex compound by wet film formation.
  • the solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent in which the charge transporting compound described later dissolves well.
  • Preferred solvents include, for example, alkanes such as n-decane, cyclohexane, ethylcyclohexane, decalin, bicyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, mesitylene, phenylcyclohexane, tetralin; chlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene and the like.
  • alkanes such as n-decane, cyclohexane, ethylcyclohexane, decalin, bicyclohexane
  • aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, mesitylene, phenylcyclohexane, tetralin
  • chlorobenzene dichlorobenzene, trichlorobenzene and the like.
  • Halogenized aromatic hydrocarbons such as 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, anisole, phenetol, 2-methoxytoluene, 3-methoxytoluene, 4-methoxytoluene, 2,3-dimethylanisole, etc.
  • Aromatic ethers such as 2,4-dimethylanisole and diphenyl ether; aromatic esters such as phenyl acetate, phenyl propionate, methyl benzoate, ethyl benzoate, propyl benzoate, n-butyl benzoate, cyclohexanone, cycloocta Aromatic ketones such as non- and fencon; Aromatic alcohols such as cyclohexanol and cyclooctanol; Aromatic ketones such as methyl ethyl ketone and dibutyl ketone; Aromatic alcohols such as butanol and hexanol; Ethylene glycol dimethyl ether and ethylene Examples thereof include aliphatic ethers such as glycol diethyl ether and propylene glycol-1-monomethyl ether acetate (PGMEA).
  • PMEA propylene glycol-1-monomethyl ether acetate
  • alkanes and aromatic hydrocarbons are preferable.
  • phenylcyclohexane has a favorable viscosity and boiling point in the wet film formation process.
  • One type of these solvents may be used alone, or two or more types may be used in any combination and ratio.
  • the boiling point of the solvent used is usually 80 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, usually 270 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower, and more preferably 230 ° C. or lower. If it falls below this range, the film formation stability may decrease due to solvent evaporation from the composition during wet film formation.
  • the content of the solvent in the iridium complex compound-containing composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, particularly preferably 50% by mass or more, preferably 99.99% by mass or less, more preferably 99. It is 9.9% by mass or less, particularly preferably 99% by mass or less.
  • the thickness of the light emitting layer is about 3 to 200 nm, but if the content of the solvent is less than this lower limit, the viscosity of the composition becomes too high, and the film forming workability may be lowered. If the content of the solvent exceeds this upper limit, the thickness of the film obtained by removing the solvent after the film formation cannot be increased, so that the film formation tends to be difficult.
  • the other charge-transporting compound that can be contained in the iridium complex compound-containing composition of the present invention those conventionally used as materials for organic electroluminescent devices can be used.
  • those conventionally used as materials for organic electroluminescent devices can be used.
  • One type of these may be used alone, or two or more types may be used in any combination and ratio.
  • the content of the other charge-transporting compound in the iridium complex compound-containing composition is usually 1000 parts by mass or less, preferably 100 parts by mass, based on 1 part by mass of the iridium complex compound of the present invention in the iridium complex compound-containing composition. Parts or less, more preferably 50 parts by mass or less, usually 0.01 parts by mass or more, preferably 0.1 parts by mass or more, still more preferably 1 part by mass or more.
  • the iridium complex compound-containing composition of the present invention may further contain other compounds in addition to the above compounds, if necessary.
  • another solvent may be contained.
  • amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide and the like. One of these may be used alone, or two or more of them may be used in any combination and ratio.
  • Organic electroluminescent device contains the iridium complex compound of the present invention.
  • the organic electroluminescent element of the present invention preferably has at least an anode, a cathode, and at least one organic layer between the anode and the cathode on a substrate, and at least one of the organic layers is the present. Includes the iridium complex compound of the invention.
  • the organic layer includes a light emitting layer.
  • the organic layer containing the iridium complex compound of the present invention is more preferably a layer formed by using the composition of the present invention, and further preferably a layer formed by a wet film forming method.
  • the layer formed by the wet film forming method is preferably a light emitting layer.
  • the wet film forming method is a film forming method, that is, as a coating method, for example, a spin coating method, a dip coating method, a die coating method, a bar coating method, a blade coating method, a roll coating method, a spray coating method, and a capillary.
  • a coating method for example, a spin coating method, a dip coating method, a die coating method, a bar coating method, a blade coating method, a roll coating method, a spray coating method, and a capillary.
  • a coating method for example, a spin coating method, a dip coating method, a die coating method, a bar coating method, a blade coating method, a roll coating method, a spray coating method, and a capillary.
  • We adopt methods such as coating method, inkjet method, nozzle printing method, screen printing method, gravure printing method, flexographic printing method, etc., and dry the film formed by these methods to form a film. The way to do it.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structural example suitable for the organic electroluminescent device 10 of the present invention.
  • reference numeral 1 is a substrate
  • reference numeral 2 is an anode
  • reference numeral 3 is a hole injection layer
  • reference numeral 4 is a hole transport layer
  • reference numeral 5 is a light emitting layer
  • reference numeral 6 is a hole blocking layer
  • reference numeral 7 is an electron transport layer.
  • Reference numeral 8 represents an electron injection layer
  • reference numeral 9 represents a cathode.
  • the substrate 1 serves as a support for an organic electroluminescent element, and usually a quartz or glass plate, a metal plate, a metal foil, a plastic film, a sheet, or the like is used. Of these, a glass plate or a transparent synthetic resin plate such as polyester, polymethacrylate, polycarbonate, or polysulfone is preferable.
  • the substrate 1 is preferably made of a material having a high gas barrier property because the organic electroluminescent element is unlikely to be deteriorated by the outside air. In particular, when a material having a low gas barrier property such as a synthetic resin substrate is used, it is preferable to provide a dense silicon oxide film or the like on at least one surface of the substrate 1 to improve the gas barrier property.
  • the anode 2 has a function of injecting holes into the layer on the light emitting layer side.
  • the anode 2 is usually a metal such as aluminum, gold, silver, nickel, palladium, platinum; a metal oxide such as an oxide of indium and / or tin; a metal halide such as copper iodide; carbon black or poly (3). -Methylthiophene), polypyrrole, polyaniline and other conductive polymers.
  • the anode 2 is usually formed by a dry method such as a sputtering method or a vacuum vapor deposition method.
  • a dry method such as a sputtering method or a vacuum vapor deposition method.
  • metal fine particles such as silver, fine particles such as copper iodide, carbon black, conductive metal oxide fine particles, conductive polymer fine powder, etc.
  • it is dispersed in an appropriate binder resin solution. It can also be formed by applying it on a substrate.
  • a conductive polymer a thin film can be formed directly on the substrate by electrolytic polymerization, or an anode 2 can be formed by applying the conductive polymer on the substrate (Appl. Phys. Lett., Volume 60, p. 2711, 1992).
  • the anode 2 usually has a single-layer structure, but may have a laminated structure as appropriate. When the anode 2 has a laminated structure, different conductive materials may be laminated on the first-layer anode.
  • the thickness of the anode 2 may be determined according to the required transparency, material, and the like. When particularly high transparency is required, a thickness having a visible light transmittance of 60% or more is preferable, and a thickness having a visible light transmittance of 80% or more is more preferable.
  • the thickness of the anode 2 is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and usually 1000 nm or less, preferably 500 nm or less. When transparency is not required, the thickness of the anode 2 may be arbitrarily set according to the required strength and the like. In this case, the anode 2 may have the same thickness as the substrate 1.
  • impurities on the anode are removed and the ionization potential thereof is adjusted by performing treatments such as ultraviolet + ozone, oxygen plasma, and argon plasma before the film formation. It is preferable to improve the hole injection property.
  • the layer having a function of transporting holes from the anode 2 side to the light emitting layer 5 side is usually called a hole injection transport layer or a hole transport layer.
  • the layer closer to the anode 2 side may be referred to as the hole injection layer 3.
  • the hole injection layer 3 is preferably used because it enhances the function of transporting holes from the anode 2 to the light emitting layer 5.
  • the hole injection layer 3 is usually formed on the anode 2.
  • the film thickness of the hole injection layer 3 is usually 1 nm or more, preferably 5 nm or more, usually 1000 nm or less, preferably 500 nm or less.
  • the hole injection layer 3 may be formed by either a vacuum vapor deposition method or a wet film deposition method. In terms of excellent film forming property, it is preferably formed by a wet film forming method.
  • the hole injection layer 3 preferably contains a hole transporting compound, and more preferably contains a hole transporting compound and an electron accepting compound. Further, the hole injection layer 3 preferably contains a cation radical compound, and particularly preferably contains a cation radical compound and a hole transporting compound.
  • the composition for forming a hole injection layer usually contains a hole transporting compound that becomes the hole injection layer 3. In the case of the wet film forming method, a solvent is usually further contained. It is preferable that the composition for forming a hole injection layer has high hole transportability and can efficiently transport the injected holes. For this reason, it is preferable that the hole mobility is high and impurities that serve as traps are unlikely to be generated during production or use. Further, it is preferable that the stability is excellent, the ionization potential is small, and the transparency to visible light is high.
  • the hole injection layer 3 when the hole injection layer 3 is in contact with the light emitting layer 5, those that do not quench the light emitted from the light emitting layer 5 or those that form an exciplex with the light emitting layer 5 and do not reduce the luminous efficiency are preferable.
  • hole transporting compound a compound having an ionization potential of 4.5 eV to 6.0 eV is preferable from the viewpoint of a charge injection barrier from the anode 2 to the hole injection layer 3.
  • hole transporting compounds include aromatic amine compounds, phthalocyanine compounds, porphyrin compounds, oligothiophene compounds, polythiophene compounds, benzylphenyl compounds, compounds in which a tertiary amine is linked with a fluorene group, and hydrazone. Examples thereof include system compounds, silazane compounds, and quinacridone compounds.
  • an aromatic amine compound is preferable, and an aromatic tertiary amine compound is particularly preferable from the viewpoint of amorphousness and visible light transmission.
  • the aromatic tertiary amine compound is a compound having an aromatic tertiary amine structure, and also includes a compound having a group derived from an aromatic tertiary amine.
  • the type of the aromatic tertiary amine compound is not particularly limited, but a polymer compound having a weight average molecular weight of 1,000 or more and 1,000,000 or less (a polymerized compound in which repeating units are continuous) is easy to obtain uniform light emission due to the surface smoothing effect. Is preferably used.
  • Preferred examples of the aromatic tertiary amine polymer compound include a polymer compound having a repeating unit represented by the following formula (I).
  • Ar 1 and Ar 2 each independently represent an aromatic group which may have a substituent or a complex aromatic group which may have a substituent.
  • Ar 3 to Ar 5 each independently represent an aromatic group which may have a substituent or a complex aromatic group which may have a substituent.
  • Q represents a linking group selected from the following linking group group.
  • Ar 1 to Ar 5 two groups bonded to the same N atom may be bonded to each other to form a ring.
  • the linking group is shown below.
  • Ar 6 to Ar 16 independently represent an aromatic group which may have a substituent or a complex aromatic group which may have a substituent.
  • R a to R b each independently represent a hydrogen atom or an arbitrary substituent.
  • the aromatic groups and heteroaromatic groups of Ar 1 to Ar 16 include a benzene ring, a naphthalene ring, a phenanthrene ring, a thiophene ring, and a pyridine ring in terms of solubility, heat resistance, and hole injection transportability of the polymer compound. Derived groups are preferable, and groups derived from benzene rings and naphthalene rings are more preferable.
  • aromatic tertiary amine polymer compound having a repeating unit represented by the formula (I) include those described in Pamphlet No. 2005/089024.
  • the hole injection layer 3 can improve the conductivity of the hole injection layer 3 by oxidizing the hole transporting compound, it is preferable that the hole injection layer 3 contains an electron accepting compound.
  • the electron-accepting compound a compound having an oxidizing power and having an ability to accept one electron from the above-mentioned hole-transporting compound is preferable, and specifically, a compound having an electron affinity of 4 eV or more is preferable, and an electron affinity is preferable. A compound having a value of 5 eV or more is more preferable.
  • Such an electron-accepting compound includes, for example, a triarylboron compound, a metal halide, a Lewis acid, an organic acid, an onium salt, a salt of an arylamine and a metal halide, and a salt of an arylamine and a Lewis acid.
  • examples thereof include one or more compounds selected from the group.
  • onium salts substituted with organic groups such as 4-isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, triphenylsulfonium tetrafluoroborate (International Publication No. 2005/089024); chloride.
  • High valence inorganic compounds such as iron (III) (Japanese Patent Laid-Open No. 11-251067), ammonium peroxodisulfate; cyano compounds such as tetracyanoethylene; tris (pentafluorophenyl) borane (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-31365) Such as aromatic boron compounds; fullerene derivatives, iodine and the like.
  • cation radical compound an ionic compound composed of a cation radical, which is a chemical species obtained by removing one electron from a hole transporting compound, and a counter anion is preferable.
  • the cation radical is derived from a hole-transporting polymer compound, the cation radical has a structure in which one electron is removed from the repeating unit of the polymer compound.
  • the cation radical is preferably a chemical species obtained by removing one electron from the above-mentioned compound as a hole transporting compound.
  • a chemical species obtained by removing one electron from a preferable compound as a hole transporting compound is preferable from the viewpoints of amorphousness, visible light transmittance, heat resistance, solubility and the like.
  • the cationic radical compound can be produced by mixing the hole transporting compound and the electron accepting compound described above. By mixing the hole-transporting compound and the electron-accepting compound described above, electron transfer occurs from the hole-transporting compound to the electron-accepting compound, and the hole-transporting compound is composed of a cationic radical and a counter anion. A cationic ion compound is produced.
  • Cationic radical compounds derived from polymer compounds such as PEDOT / PSS (Adv. Mater., 2000, Vol. 12, p. 481) and emeraldine hydrochloride (J. Phys. Chem., 1990, Vol. 94, p. 7716) It is also produced by oxidative polymerization (dehydrogenation polymerization).
  • the oxidative polymerization referred to here is to chemically or electrochemically oxidize a monomer in an acidic solution using peroxodisulfate or the like.
  • the material to be the hole injection layer 3 is usually mixed with a soluble solvent (solvent for the hole injection layer) to form a composition for film formation (positive).
  • a composition for forming a hole injection layer) is prepared, and this composition for forming a hole injection layer is formed on a layer corresponding to the lower layer of the hole injection layer 3 (usually, an anode 2) by a wet film forming method. , Formed by drying.
  • the film formed can be dried in the same manner as the drying method in forming the light emitting layer 5 by the wet film forming method.
  • the concentration of the hole-transporting compound in the composition for forming a hole injection layer is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but it is preferably low in terms of film thickness uniformity, and hole injection A higher layer is preferable in that defects are less likely to occur in the layer 3.
  • the concentration of the hole transporting compound in the composition for forming a hole injection layer is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.5% by mass or more, and 70% by mass. % Or less is preferable, 60% by mass or less is further preferable, and 50% by mass or less is particularly preferable.
  • solvent examples include ether solvents, ester solvents, aromatic hydrocarbon solvents, amide solvents and the like.
  • ether-based solvent examples include aliphatic ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, and propylene glycol-1-monomethyl ether acetate (PGMEA), 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, and anisole. , Fenetol, 2-methoxytoluene, 3-methoxytoluene, 4-methoxytoluene, 2,3-dimethylanisole, 2,4-dimethylanisole and other aromatic ethers.
  • aliphatic ethers such as ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, and propylene glycol-1-monomethyl ether acetate (PGMEA), 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, and anisole.
  • PMEA propylene glycol-1-monomethyl ether acetate
  • Fenetol 2-methoxytoluen
  • ester-based solvent examples include aromatic esters such as phenyl acetate, phenyl propionate, methyl benzoate, ethyl benzoate, propyl benzoate, and n-butyl benzoate.
  • aromatic hydrocarbon solvent examples include toluene, xylene, cyclohexylbenzene, 3-isopropylbiphenyl, 1,2,3,4-tetramethylbenzene, 1,4-diisopropylbenzene, methylnaphthalene and the like.
  • amide-based solvent examples include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and the like.
  • dimethyl sulfoxide and the like can also be used.
  • the formation of the hole injection layer 3 by the wet film formation method is usually performed on the layer corresponding to the lower layer of the hole injection layer 3 (usually, the anode 2) after preparing the composition for forming the hole injection layer. It is carried out by applying a film to the film and drying it. In the hole injection layer 3, the coating film is usually dried by heating, vacuum drying, or the like after the film formation.
  • the hole injection layer 3 is formed on the anode 2 on the substrate placed facing the crucible.
  • a mixture thereof can be placed in a crucible and heated and evaporated to form the hole injection layer 3.
  • the degree of vacuum during vapor deposition is not limited as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.1 ⁇ 10 -6 Torr (0.13 ⁇ 10 -4 Pa) or more, 9.0 ⁇ 10 -6 Torr ( It is 12.0 ⁇ 10 -4 Pa) or less.
  • the vapor deposition rate is not limited as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.1 ⁇ / sec or more and 5.0 ⁇ / sec or less.
  • the film formation temperature at the time of vapor deposition is not limited as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is preferably 10 ° C. or higher and 50 ° C. or lower.
  • the hole transport layer 4 is a layer that has a function of transporting holes from the anode 2 side to the light emitting layer 5.
  • the hole transport layer 4 is not an essential layer in the organic electroluminescent device of the present invention, but it is preferable to provide this layer in terms of enhancing the function of transporting holes from the anode 2 to the light emitting layer 5.
  • the hole transport layer 4 is usually formed between the anode 2 and the light emitting layer 5.
  • the hole transport layer 4 is formed between the hole injection layer 3 and the light emitting layer 5.
  • the film thickness of the hole transport layer 4 is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and usually 300 nm or less, preferably 100 nm or less.
  • the hole transport layer 4 may be formed by either a vacuum deposition method or a wet film deposition method. In terms of excellent film forming property, it is preferably formed by a wet film forming method.
  • the hole transport layer 4 usually contains a hole transport compound that becomes the hole transport layer 4.
  • the hole-transporting compound contained in the hole-transporting layer 4 include two or more tertiary compounds represented by 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl.
  • Aromatic diamine containing amine and having two or more condensed aromatic rings replaced with nitrogen atoms Japanese Patent Laid-Open No. 5-234681
  • Aromatic amine compounds having a starburst structure such as (J. Lumin., 72-74, pp.
  • the hole transport layer forming composition usually further contains a solvent.
  • a solvent used in the hole transport layer forming composition, the same solvent as the solvent used in the hole injection layer forming composition described above can be used.
  • the concentration of the hole-transporting compound in the composition for forming the hole-transporting layer can be in the same range as the concentration of the hole-transporting compound in the composition for forming the hole-injecting layer.
  • the hole transport layer 4 can be formed by the wet film formation method in the same manner as the hole injection layer 3 film formation method described above.
  • hole transport layer 4 is formed by the vacuum vapor deposition method
  • holes are usually used instead of the constituent materials of the hole injection layer 3 in the same manner as when the hole injection layer 3 is formed by the vacuum vapor deposition method. It can be formed using the constituent materials of the transport layer 4.
  • the film formation conditions such as the degree of vacuum, the vapor deposition rate, and the temperature at the time of vapor deposition can be the same as those at the time of vacuum vapor deposition of the hole injection layer 3.
  • the light emitting layer 5 is a layer having a function of emitting light by being excited by recombination of holes injected from the anode 2 and electrons injected from the cathode 9 when an electric field is applied between the pair of electrodes. ..
  • the light emitting layer 5 is a layer formed between the anode 2 and the cathode 9.
  • the light emitting layer 5 is formed between the hole injection layer 3 and the cathode 9 when the hole injection layer 3 is above the anode 2, and is positive when the hole transport layer 4 is above the anode 2. It is formed between the hole transport layer 4 and the cathode 9.
  • the film thickness of the light emitting layer 5 is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but a thick film thickness is preferable in that defects are less likely to occur in the film, while a thin film thickness is preferable in that a low drive voltage can be easily obtained.
  • the film thickness of the light emitting layer 5 is preferably 3 nm or more, more preferably 5 nm or more, usually 200 nm or less, still more preferably 100 nm or less.
  • the light emitting layer 5 contains at least a material having light emitting properties (light emitting material), and preferably contains a material having charge transporting property (charge transporting material).
  • light emitting material any light emitting layer may contain the iridium complex compound of the present invention, and other light emitting materials may be used as appropriate.
  • light emitting materials other than the iridium complex compound of the present invention will be described in detail.
  • the light emitting material is not particularly limited as long as it emits light at a desired light emitting wavelength and the effect of the present invention is not impaired, and a known light emitting material can be applied.
  • the light emitting material may be either a fluorescent light emitting material or a phosphorescent light emitting material, but a material having good luminous efficiency is preferable, and a phosphorescent light emitting material is preferable from the viewpoint of internal quantum efficiency.
  • Examples of the fluorescent light emitting material include the following materials.
  • fluorescent light emitting material blue fluorescent light emitting material
  • examples of the fluorescent light emitting material that gives blue light emission include naphthalene, perylene, pyrene, anthracene, coumarin, chrysene, p-bis (2-phenylethenyl) benzene, and derivatives thereof.
  • the fluorescent light-emitting material giving green luminescence for example, quinacridone derivatives, coumarin derivatives, aluminum complexes such as Al (C 9 H 6 NO) 3 and the like.
  • Examples of the fluorescent light emitting material that gives yellow light emission include rubrene, a perimidone derivative, and the like.
  • red fluorescent light emitting material examples include DCM (4- (dicyanomethyrene) -2-methyl-6- (p-dimethylaminostylyl) -4H-pyran) compounds, benzopyran derivatives, and rhodamine derivatives. , Benzothioxanthene derivatives, azabenzothioxanthene and the like.
  • the term "periodic table” refers to the long periodic table.
  • Examples thereof include an organic metal complex containing a selected metal.
  • Examples of the metal selected from Groups 7 to 11 of the periodic table include ruthenium, rhodium, palladium, silver, renium, osmium, iridium, platinum and gold.
  • a ligand in which a (hetero) aryl group such as a (hetero) arylpyridine ligand or a (hetero) arylpyrazole ligand is linked to a pyridine, pyrazole, phenanthroline or the like is preferable.
  • a phenylpyridine ligand and a phenylpyrazole ligand are preferable.
  • the (hetero) aryl represents an aryl group or a heteroaryl group.
  • Specific preferred phosphorescent materials include tris (2-phenylpyridine) iridium, tris (2-phenylpyridine) ruthenium, tris (2-phenylpyridine) palladium, bis (2-phenylpyridine) platinum, and tris (2).
  • Examples thereof include phenylpyridine complexes such as -phenylpyridine) osmium and tris (2-phenylpyridine) renium, and porphyrin complexes such as octaethyl platinum porphyrin, octaphenyl platinum porphyrin, octaethyl palladium porphyrin, and octaphenyl palladium porphyrin.
  • Polymer-based luminescent materials include poly (9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl) and poly [(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl) -co- (4,4'-).
  • the charge transporting material is a material having positive charge (hole) or negative charge (electron) transportability, and is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and known materials can be applied.
  • the charge transporting material a compound or the like conventionally used for the light emitting layer 5 of the organic electroluminescent element can be used, and a compound used as a host material for the light emitting layer 5 is particularly preferable.
  • the charge transporting material include aromatic amine compounds, phthalocyanine compounds, porphyrin compounds, oligothiophene compounds, polythiophene compounds, benzylphenyl compounds, and compounds in which a tertiary amine is linked with a fluorene group.
  • the charge-transporting material includes two or more tertiary amines represented by 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl, and two or more fused aromatic rings.
  • Aromatic amine compounds having a starburst structure such as aromatic diamines substituted with nitrogen atoms (Japanese Patent Laid-Open No. 5-234681), 4,4', 4''-tris (1-naphthylphenylamino) triphenylamine, etc. (J. Lumin., Vol. 72-74, pp. 985, 1997), Aromatic amine compounds consisting of tetraphenylamine tetramers (Chem.
  • the light emitting layer 5 may be formed by either a vacuum vapor deposition method or a wet film forming method, but the wet film forming method is preferable because it is excellent in film forming property.
  • the light emitting layer 5 is formed by the wet film forming method, usually, in the same manner as when the hole injection layer 3 is formed by the wet film forming method, light emission is performed instead of the composition for forming the hole injection layer.
  • the material to be layer 5 is formed by using a light emitting layer forming composition prepared by mixing with a soluble solvent (solvent for light emitting layer).
  • a soluble solvent solvent for light emitting layer
  • the solvent examples include ether-based solvents, ester-based solvents, aromatic hydrocarbon-based solvents, amide-based solvents, alkane-based solvents, halogenated aromatic hydrocarbon-based solvents, and fats, which were mentioned for the formation of the hole injection layer 3.
  • examples thereof include a group alcohol solvent, an alicyclic alcohol solvent, an aliphatic ketone solvent and an alicyclic ketone solvent.
  • the solvent used is as exemplified as the solvent of the iridium complex compound-containing composition of the present invention. Specific examples of the solvent are given below, but the present invention is not limited thereto as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • aliphatic ether solvents such as ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol-1-monomethyl ether acetate (PGMEA); 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, anisole, phenetol, 2 -Aromatic ether solvents such as methoxytoluene, 3-methoxytoluene, 4-methoxytoluene, 2,3-dimethylanisole, 2,4-dimethylanisole, diphenyl ether; phenyl acetate, phenyl propionate, methyl benzoate, benzoic acid Aromatic ester solvents such as ethyl, propyl benzoate, n-butyl benzoate; toluene, xylene, mesitylene, cyclohexylbenzene, tetralin, 3-isopropylbiphenyl, 1,2,3,4
  • the solvent evaporates at an appropriate rate from the liquid film immediately after the film formation. Therefore, as described above, the boiling point of the solvent used is usually 80 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, usually 270 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or lower, and more preferably 230 ° C. or lower. Is.
  • the amount of the solvent used is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but the total content in the light emitting layer forming composition, that is, the iridium complex compound-containing composition is low in viscosity, so that the film forming operation can be performed. A large amount is preferable in terms of ease of execution, and a low value is preferable in terms of easy film formation with a thick film.
  • the content of the solvent in the iridium complex compound-containing composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, particularly preferably 50% by mass or more, and preferably 99.99% by mass or less. It is more preferably 99.9% by mass or less, and particularly preferably 99% by mass or less.
  • heating or depressurization can be used as a method for removing the solvent after the wet film formation.
  • heating or depressurization can be used as the heating means used in the heating method.
  • a clean oven and a hot plate are preferable because heat is evenly applied to the entire film.
  • the heating temperature in the heating step is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but a high temperature is preferable in terms of shortening the drying time, and a low temperature is preferable in terms of less damage to the material.
  • the upper limit of the heating temperature is usually 250 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower, and more preferably 150 ° C. or lower.
  • the lower limit of the heating temperature is usually 30 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, and more preferably 80 ° C. or higher.
  • a temperature at which the heating temperature exceeds the above upper limit is higher than the heat resistance of a commonly used charge transport material or phosphorescent material, and may be decomposed or crystallized, which is not preferable.
  • the heating time in the heating step is appropriately determined by the boiling point and vapor pressure of the solvent in the composition for forming the light emitting layer, the heat resistance of the material, and the heating conditions.
  • Formation of light emitting layer 5 by vacuum vapor deposition method When the light emitting layer 5 is formed by the vacuum vapor deposition method, usually one or more kinds of constituent materials of the light emitting layer 5 (the above-mentioned light emitting material, charge transporting compound, etc.) are installed in a crucible in a vacuum vessel. (When using two or more types of materials, usually put each in a separate crucible), exhaust the inside of the vacuum vessel to about 10-4 Pa with a vacuum pump, and then heat the crucible (two or more types).
  • constituent materials of the light emitting layer 5 the above-mentioned light emitting material, charge transporting compound, etc.
  • each crucible When materials are used, each crucible is usually heated), and the material in the crucible is evaporated while controlling the amount of evaporation (when two or more kinds of materials are used, the amount of evaporation is usually controlled independently. Evaporate) to form a light emitting layer 5 on the hole injection layer 3 or the hole transport layer 4 placed facing the crucible.
  • a mixture thereof can be placed in a crucible and heated and evaporated to form the light emitting layer 5.
  • the degree of vacuum during vapor deposition is not limited as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.1 ⁇ 10 -6 Torr (0.13 ⁇ 10 -4 Pa) or more, 9.0 ⁇ 10 -6 Torr ( It is 12.0 ⁇ 10 -4 Pa) or less.
  • the vapor deposition rate is not limited as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.1 ⁇ / sec or more and 5.0 ⁇ / sec or less.
  • the film formation temperature at the time of vapor deposition is not limited as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is preferably 10 ° C. or higher and 50 ° C. or lower.
  • a hole blocking layer 6 may be provided between the light emitting layer 5 and the electron injection layer 8 described later.
  • the hole blocking layer 6 is a layer laminated on the light emitting layer 5 so as to be in contact with the interface of the light emitting layer 5 on the cathode 9 side.
  • the hole blocking layer 6 has a role of blocking holes moving from the anode 2 from reaching the cathode 9 and a role of efficiently transporting electrons injected from the cathode 9 toward the light emitting layer 5.
  • the physical properties required for the material constituting the hole blocking layer 6 are high electron mobility and low hole mobility, a large energy gap (difference between HOMO and LUMO), and an excited triplet level (T1). Is high.
  • Examples of the material of the hole blocking layer 6 satisfying such conditions include bis (2-methyl-8-quinolinolato) (phenolato) aluminum and bis (2-methyl-8-quinolinolato) (triphenylsilanorat) aluminum.
  • Mixed ligand complexes such as bis (2-methyl-8-quinolato) aluminum- ⁇ -oxo-bis- (2-methyl-8-quinolinolato) aluminum dinuclear metal complexes and other metal complexes, distyrylbiphenyl derivatives, etc.
  • Triazole derivatives such as styryl compounds (Japanese Patent Laid-Open No.
  • the hole blocking layer 6 There is no limitation on the method of forming the hole blocking layer 6, and the hole blocking layer 6 can be formed in the same manner as the above-mentioned method of forming the light emitting layer 5.
  • the film thickness of the hole blocking layer 6 is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.3 nm or more, preferably 0.5 nm or more, and usually 100 nm or less, preferably 50 nm or less.
  • the electron transport layer 7 is provided between the light emitting layer 5 or the hole element layer 6 and the electron injection layer 8 for the purpose of further improving the current efficiency of the device.
  • the electron transport layer 7 is formed of a compound capable of efficiently transporting electrons injected from the cathode 9 in the direction of the light emitting layer 5 between the electrodes to which an electric field is applied.
  • the electron-transporting compound used in the electron-transporting layer 7 the electron-injecting efficiency from the cathode 9 or the electron-injecting layer 8 is high, and the injected electrons can be efficiently transported with high electron mobility. It needs to be a compound.
  • Examples of the electron-transporting compound satisfying such conditions include a metal complex such as an aluminum complex of 8-hydroxyquinoline (Japanese Patent Laid-Open No. 59-194393), a metal complex of 10-hydroxybenzo [h] quinoline, and an oxa.
  • a metal complex such as an aluminum complex of 8-hydroxyquinoline (Japanese Patent Laid-Open No. 59-194393), a metal complex of 10-hydroxybenzo [h] quinoline, and an oxa.
  • the film thickness of the electron transport layer 7 is usually 1 nm or more, preferably 5 nm or more, and usually 300 nm or less, preferably 100 nm or less.
  • the electron transport layer 7 is formed by laminating on the light emitting layer 5 or the hole blocking layer 6 by a wet film forming method or a vacuum vapor deposition method in the same manner as the light emitting layer 5. Usually, a vacuum deposition method is used.
  • the electron injection layer 8 plays a role of efficiently injecting the electrons injected from the cathode 9 into the electron transport layer 7 or the light emitting layer 5.
  • the material forming the electron injection layer 8 is preferably a metal having a low work function.
  • alkali metals such as sodium and cesium, alkaline earth metals such as barium and calcium, and the like are used.
  • the film thickness of the electron injection layer 8 is preferably 0.1 to 5 nm.
  • An ultra-thin insulating film such as LiF, MgF 2 , Li 2 O, Cs 2 CO 3 is inserted as an electron injection layer 8 at the interface between the cathode 9 and the electron transport layer 7.
  • Is also an effective method for improving the efficiency of the device Appl. Phys. Lett., Vol. 70, p. 152, 1997; JP-A-10-74586; IEEE Trans. Electron. Devices, Vol. 44, p. 1245, 1997; SID 04 Digest, p. 154).
  • an organic electron transport material typified by a nitrogen-containing heterocyclic compound such as basophenanthroline or a metal complex such as an aluminum complex of 8-hydroxyquinoline is doped with an alkali metal such as sodium, potassium, cesium, lithium, or rubidium ().
  • an alkali metal such as sodium, potassium, cesium, lithium, or rubidium ().
  • the film thickness is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, usually 200 nm or less, preferably 100 nm or less.
  • the electron injection layer 8 is formed by laminating on the light emitting layer 5 or the hole blocking layer 6 or the electron transport layer 7 on the light emitting layer 5 by a wet film forming method or a vacuum vapor deposition method in the same manner as the light emitting layer 5.
  • the details of the wet film forming method are the same as those of the light emitting layer 5 described above.
  • the cathode 9 plays a role of injecting electrons into a layer on the light emitting layer 5 side (electron injection layer 8 or light emitting layer 5 or the like).
  • the material used for the anode 2 can be used, but in order to efficiently inject electrons, it is preferable to use a metal having a low work function, for example, tin and magnesium.
  • a metal having a low work function for example, tin and magnesium.
  • Indium, calcium, aluminum, silver and other metals or alloys thereof are used.
  • Examples of the material of the cathode 9 include alloy electrodes having a low work function such as magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, and aluminum-lithium alloy.
  • a metal layer having a high work function and stable with respect to the atmosphere on the cathode 9 to protect the cathode 9 made of a metal having a low work function.
  • the metal to be laminated include metals such as aluminum, silver, copper, nickel, chromium, gold, and platinum.
  • the film thickness of the cathode is usually the same as that of the anode 2.
  • any layer may be provided, or any layer other than the light emitting layer 5 may be omitted.
  • the electron blocking layer prevents electrons moving from the light emitting layer 5 from reaching the hole transporting layer 4, thereby increasing the recombination probability with holes in the light emitting layer 5 and producing excitons. It has a role of confining the holes in the light emitting layer 5 and a role of efficiently transporting the holes injected from the hole transport layer 4 in the direction of the light emitting layer 5.
  • the characteristics required for the electron blocking layer include high hole transportability, a large energy gap (difference between HOMO and LUMO), and a high excited triplet level (T1).
  • the electron blocking layer When the light emitting layer 5 is formed by the wet film forming method, it is preferable to form the electron blocking layer by the wet film forming method because the device can be easily manufactured. Therefore, it is preferable that the electron blocking layer also has wet film formation compatibility, and the material used for such an electron blocking layer is a copolymer of dioctylfluorene and triphenylamine represented by F8-TFB (international). Publication No. 2004/084260) and the like.
  • V 2 O 5 or the like is used as the charge generation layer instead of the interface layer between the stages (between the light emitting units) (two layers when the anode is ITO and the cathode is Al), the barrier between the stages Is less, which is more preferable from the viewpoint of luminous efficiency and drive voltage.
  • the present invention can be applied to any of a single element, an element having an array-arranged structure, and a structure in which an anode and a cathode are arranged in an XY matrix.
  • the display device and the lighting device of the present invention use the organic electroluminescent element of the present invention.
  • the type and structure of the display device and the lighting device of the present invention are not particularly limited, and can be assembled according to a conventional method using the organic electroluminescent element of the present invention.
  • the display device and the lighting device of the present invention by the method described in "Organic EL Display” (Ohmsha, published on August 20, 2004, by Shizushi Tokito, Chihaya Adachi, Hideyuki Murata). Can be formed.
  • a 100 mL eggplant flask equipped with a gym funnel with a side tube was filled with 212.6 g of ligand, 2.7 g of tris (acetylacetonato) iridium (III) (manufactured by Furuya Metal Co., Ltd.), 13.5 g of glycerin and 0.5 mL of phenylcyclohexane.
  • it was immersed in an oil bath at 180 ° C.
  • the oil bath temperature was raised to 220 ° C. over 1 hour with stirring, subsequently raised to 235 ° C. over 5.5 hours, and stirred for 2.5 hours.
  • the iridium complex compound of the present invention has both excellent solvent solubility and heat resistance.
  • Example 5 An organic electroluminescent device was manufactured by the following method.
  • a transparent conductive film of indium tin oxide (ITO) deposited on a glass substrate to a thickness of 50 nm (manufactured by Sanyo Vacuum Co., Ltd., sputter-deposited product) is 2 mm wide using ordinary photolithography technology and hydrochloric acid etching. The stripes were patterned to form an anode.
  • the substrate on which the ITO pattern is formed is washed in the order of ultrasonic cleaning with an aqueous surfactant solution, water washing with ultrapure water, ultrasonic cleaning with ultrapure water, and water washing with ultrapure water, and then dried with compressed air, and finally. Ultrasonic cleaning was performed.
  • composition for forming a hole injection layer 3.0% by mass of a hole-transporting polymer compound having a repeating structure of the following formula (P-1) and 0.6% by mass of an oxidizing agent (HI-1) were used. , A composition dissolved in ethyl benzoate was prepared.
  • This composition for forming a hole injection layer is spin-coated on the substrate in the atmosphere and dried in the air at 240 ° C. for 30 minutes on a hot plate to form a uniform thin film having a film thickness of 45 nm, and hole injection is performed. Layered.
  • a charge-transporting polymer compound represented by the following structural formula (HT-1) was dissolved in cyclohexylbenzene at a concentration of 3.0% by mass to prepare a composition for forming a hole transport layer. ..
  • This composition for forming a hole transport layer was spin-coated in a nitrogen glove box on a substrate coated with the hole injection layer and dried at 230 ° C. for 30 minutes on a hot plate in the nitrogen glove box. A uniform thin film having a film thickness of 40 nm was formed to form a hole transport layer.
  • This composition for forming a light emitting layer is spin-coated in a nitrogen glove box on a substrate coated with the hole transport layer and dried at 120 ° C. for 20 minutes on a hot plate in the nitrogen glove box to form a film thickness. A uniform thin film of 80 nm was formed to form a light emitting layer.
  • the glass transition temperature of the light emitting material (D-1) is 173 ° C. as shown in Table 1.
  • the substrate on which the light emitting layer was formed was installed in a vacuum vapor deposition apparatus, and the inside of the apparatus was exhausted until it became 2 ⁇ 10 -4 Pa or less.
  • a striped shadow mask having a width of 2 mm was placed in close contact with the substrate so as to be orthogonal to the ITO stripe of the anode as a mask for cathode vapor deposition in another vacuum vapor deposition apparatus.
  • aluminum was heated by a molybdenum boat to form an aluminum layer having a film thickness of 80 nm at a vapor deposition rate of 1 to 8.6 ⁇ / sec to form a cathode.
  • an organic electroluminescent device having a light emitting area portion having a size of 2 mm ⁇ 2 mm was obtained.
  • Example 6 An element was produced in the same manner as in Example 1 except that the light emitting material was changed from (D-1) to the following structural formula (D-2) which is the comparative compound 2.
  • the glass transition temperature of the light emitting material (D-2) is 57 ° C. as shown in Table 1.
  • the iridium complex compound of the present invention has excellent solvent solubility and heat resistance, and the organic EL element using the iridium complex compound of the present invention does not impair the driving characteristics at high temperature. It can be seen that it can be suitably used as a light emitting material for an in-vehicle organic EL display.

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Abstract

下記式(1)で表されるイリジウム錯体化合物。 環Cyは炭素原子CおよびCを含む、単環もしくは縮合環の芳香環または単環もしくは縮合環の複素芳香環。 環Cyは炭素原子Cおよび窒素原子Nを含む、単環もしくは縮合環の複素芳香環。 RおよびRは、それぞれ水素原子又は置換基。 RおよびRのうちの少なくとも1つは、下記式(2)で表される置換基であるか、あるいは下記式(2)で表される置換基でさらに置換されている置換基である。

Description

イリジウム錯体化合物、該化合物および溶剤を含有する組成物、該化合物を含有する有機電界発光素子、表示装置および照明装置
 本発明はイリジウム錯体化合物に関する。特に、有機電界発光素子(以下、「有機EL素子」と称す場合がある。)の発光層の材料として有用なイリジウム錯体化合物、該化合物および溶剤を含有する組成物、該化合物を含有する有機電界発光素子、該有機電界発光素子を有する表示装置および照明装置に関する。
 有機EL照明や有機ELディスプレイなど、有機EL素子を利用する各種電子デバイスが実用化されている。有機EL素子は、印加電圧が低いため消費電力が小さく、三原色発光も可能であるため、大型のディスプレイモニターだけではなく、携帯電話やスマートフォンに代表される中小型ディスプレイにも実用化されている。
 有機EL素子は発光層や電荷注入層、電荷輸送層など複数の層を積層することにより製造される。現在、有機EL素子の多くは、有機材料を真空下で蒸着することにより製造されている。真空蒸着法では、蒸着プロセスが煩雑となり、生産性に劣る。真空蒸着法で製造された有機EL素子では照明やディスプレイのパネルの大型化が極めて難しい。そのため、近年、大型のディスプレイや照明に用いることのできる有機EL素子を効率よく製造するプロセスとして、湿式成膜法(塗布法)が盛んに研究されている(非特許文献1)。湿式成膜法は、真空蒸着法に比べて安定した層を容易に形成できる利点がある。このため、湿式成膜法はディスプレイや照明装置の量産化や大型デバイスへの適用が期待されている。
 有機EL素子を湿式成膜法で製造するためには、使用される材料はすべて有機溶剤によく溶解してインクとして使用できるものである必要がある。特に、イリジウム錯体化合物を使用する燐光発光素子においては、素子の駆動寿命を長くするために、発光層内におけるイリジウム錯体化合物濃度をできるだけ濃くする、いわゆるヘビードープが行われる。このため、イリジウム錯体化合物の溶解性を高く保つ必要がある。しかし、燐光発光素子におけるヘビードープは同時に濃度消光を引き起こし、発光効率を大きく損なう問題がある。
 濃度消光による発光効率低下を抑制しつつ、ヘビードープ可能な発光層インクを作成する手段として、イリジウム錯体化合物にアルキル基やアラルキル基を導入する方法がある(特許文献1~3)。これらの基は可撓性に富むため該錯体の溶解性を高めることができる。同時に、イリジウム錯体の中心部分を電気絶縁的に遮蔽するために濃度消光を抑制することができる。
 近年、有機ELディスプレイの用途として自動車へ搭載されるパネルあるいはカーナビゲーションシステムの表示装置が注目を集めている。これは、有機ELディスプレイは液晶ディスプレイと異なり自発光型であるために視認性に優れることと低消費電力化が期待できるためである。車載用途に要求される使用可能温度は広く、夏場の高温状態(例えば80℃)から冬場の低温(例えば氷点下10℃)の範囲で問題なく駆動することが求められ、さらに、高温状態に長時間晒されても製品寿命が損なわれないことが必要である。
 しかし、特許文献1~3記載のイリジウム錯体化合物を用いて有機EL素子を作成し、その駆動温度について調べた結果、上述の高温状態において、素子特性が著しく低下することが判明した。
国際公開第2013/105615号 国際公開第2011/032626号 国際公開第2016/194784号
辻村隆俊「有機ELディスプレイ概論-基礎から応用まで-」産業図書、2010年11月
 本発明は、ヘビードープ可能な高い溶解性と車載用ディスプレイとして好適な高い耐熱性とを両立させるイリジウム錯体化合物を提供することを課題とする。
 本発明者は、特定の化学構造を有するイリジウム錯体化合物が、高い溶解性と高い耐熱性とを両立させうることを見出し、以下の通り、本発明を完成するに至った。
[1] 下記式(1)で表されるイリジウム錯体化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式(1)において、Irはイリジウム原子を表す。
 環Cyは炭素原子CおよびCを含む、単環もしくは縮合環の芳香環または単環もしくは縮合環の複素芳香環を表す。
 環Cyは炭素原子Cおよび窒素原子N1を含む、単環もしくは縮合環の複素芳香環を表す。
 RおよびRは、それぞれ水素原子又は置換基を表す。
 aは、環Cyに置換し得る最大数を上限とする0以上の整数である。
 bは、環Cyに置換し得る最大数を上限とする0以上の整数である。
 RおよびRがそれぞれ複数個ある場合は、それぞれ独立であり、同一であっても異なっていてもよい。
 ただし、RおよびRのうちの少なくとも1つは、下記式(2)で表される置換基であるか、あるいは下記式(2)で表される置換基でさらに置換されている置換基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 式(2)において、破線は結合手である。
 環Cy、環Cyおよび環Cyはそれぞれ芳香環、または複素芳香環を表す。
 R~Rはそれぞれ水素原子又は置換基を表す。
 x、y、zは、それぞれ環Cy、環Cyおよび環Cyに置換しうる最大数を上限とする0以上の整数である。
 2個のR、およびR~Rがそれぞれ複数個ある場合は、それぞれ独立であり、同一であっても異なっていてもよい。
[2] 前記式(2)で表される置換基が、下記式(3)で表される置換基である[1]に記載のイリジウム錯体化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式(3)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。nは0~10の整数である。
[3] 前記式(2)で表される置換基が、下記式(4)で表される置換基である[1]に記載のイリジウム錯体化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 式(4)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。
[4] 前記式(2)で表される置換基が、下記式(2A)で表される置換基である[1]に記載のイリジウム錯体化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 式(2A)において、環Cy、R、R、R、R、xは前記式(2)におけると同義である。
[5] 前記式(2)で表される置換基が、下記式(3A)で表される置換基である[1]に記載のイリジウム錯体化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 式(3)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。nは0~10の整数である。
[6] 前記式(2)で表される置換基が、下記式(4A)で表される置換基である[1]に記載のイリジウム錯体化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式(4A)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。
[7] 前記式(2)におけるCyが下記式(5)で表される部分構造を含む、[1]~[6]のいずれかに記載のイリジウム錯体化合物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 式(5)において、Rは前記式(2)におけると同義である。「*」は結合位置を表す。
[8] 環Cyがベンゼン環である[1]~[7]のいずれかに記載のイリジウム錯体化合物。
[9] 環Cyがピリジン環である[1]~[8]のいずれかに記載のイリジウム錯体化合物。
[10] R~Rが、水素原子又は以下の置換基群Wから選ばれるものである、[1]~[9]のいずれかに記載のイリジウム錯体化合物。
[置換基群W]
 D、F、Cl、Br、I、-N(R’)、-CN、-NO、-OH、-COOR’、-C(=O)R’、-C(=O)NR’、-P(=O)(R’)、-S(=O)R’、-S(=O)R’、-OSOR’、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキルチオ基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルケニル基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキニル基、炭素数5以上60以下の芳香族基、炭素数5以上60以下の複素芳香族基、炭素数5以上40以下のアリールオキシ基、炭素数5以上40以下のアリールチオ基、炭素数5以上60以下のアラルキル基、炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基、炭素数10以上40以下のジアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のアリールヘテロアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のジヘテロアリールアミノ基。
 該アルキル基、該アルコキシ基、該アルキルチオ基、該アルケニル基、該アルキニル基、該アラルキル基および該ヘテロアラルキル基は、さらに1つ以上のR’で置換されていてもよく、これらの基における1つの-CH-基あるいは2以上の隣接していない-CH-基が、-C(-R’)=C(-R’)-、-C≡C-、-Si(-R’)-、-C(=O)-、-NR’-、-O-、-S-、-CONR’-もしくは2価の芳香族基に置き換えられていてもよく、
 これらの基における一つ以上の水素原子が、D、F、Cl、Br、Iもしくは-CNで置換されていてもよい。
 ここで、2つの隣接するR~Rがそれぞれ水素ラジカルを失い残余のラジカルが互いに結合して、脂肪族または芳香族もしくはヘテロ芳香族の、単環もしくは縮合環を形成してもよい。
 また、該芳香族基、該複素芳香族基、該アリールオキシ基、該アリールチオ基、該ジアリールアミノ基、該アリールヘテロアリールアミノ基および該ジヘテロアリールアミノ基は、さらに1つ以上のR’で置換されていてもよい。
 該R’はそれぞれ独立に、
 H、D、F、Cl、Br、I、-N(R’’)、-CN、-NO、-Si(R’’)、-B(OR’’)、-C(=O)R’’、-P(=O)(R’’)、-S(=O)R’’、-OSOR’’、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキルチオ基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルケニル基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキニル基、炭素数5以上60以下の芳香族基、炭素数5以上60以下の複素芳香族基、炭素数5以上40以下のアリールオキシ基、炭素数5以上40以下のアリールチオ基、炭素数5以上60以下のアラルキル基、炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基、炭素数10以上40以下のジアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のアリールヘテロアリールアミノ基または炭素数10以上40以下のジヘテロアリールアミノ基(該アルキル基、該アルコキシ基、該アルキルチオ基、該アルケニル基、該アルキニル基、該アラルキル基および該ヘテロアラルキル基は、さらに1つ以上のR’’で置換されていてもよく、これらの基における1つのCH基あるいは2以上の隣接していないCH基が、-R’’C=CR’-’、-C≡C-、-Si(R’’)、-C(=O)-、-NR’’-、-O-、-S-、-CONR’’-もしくは2価の芳香族基に置き換えられていてもよく、これらの基における一つ以上の水素原子が、D、F、Cl、Br、IもしくはCNで置換されていてもよい。また、該芳香族基、該複素芳香族基、該アリールオキシ基、該アリールチオ基、該ジアリールアミノ基、該アリールヘテロアリールアミノ基および該ジヘテロアリールアミノ基はさらに1つ以上のR’’で置換されていてもよい。)
から選ばれる。ここで、2つの隣接するR’がそれぞれ水素ラジカルを失い残余のラジカルが互いに結合して、脂肪族または芳香族もしくはヘテロ芳香族の、単環もしくは縮合環を形成してもよい。
 該R’’はそれぞれ独立に、H、D、F、CN、炭素数1~20の脂肪族炭化水素基、炭素数1~20の芳香族基または炭素数1~20の複素芳香族基から選ばれる。ここで、2つ以上の隣接するR’’が互いに結合して、脂肪族または芳香族もしくはヘテロ芳香族の、単環もしくは縮合環を形成してもよい。
[11] Rの少なくとも一つが前記式(2)で表される置換基であるか、或いは前記式(2)で表される置換基でさらに置換されている、[1]~[10]のいずれかに記載のイリジウム錯体化合物。
[12] [1]~[11]のいずれかに記載のイリジウム錯体化合物および有機溶剤を含有する組成物。
[13] [1]~[11]のいずれかに記載のイリジウム錯体化合物を含む、有機電界発光素子。
[14] [13]に記載の有機電界発光素子を有する表示装置。
[15] [13]に記載の有機電界発光素子を有する照明装置。
 本発明のイリジウム錯体化合物は高い溶剤溶解性と高い耐熱性を有する。このため、湿式成膜法によって有機EL素子の作製に当り、ヘビードープ可能な発光層インクを調製することができる。また、高温状態においても素子特性の低下が抑制される。
 本発明のイリジウム錯体化合物によれば、高温発光特性に優れた有機EL素子を提供することができる。
図1は、本発明の有機電界発光素子の構造の一例を模式的に示す断面図である。
 以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形して実施することができる。
 本明細書において、「芳香環」とは「芳香族炭化水素環」をさし、環構成原子としてヘテロ原子を含む「複素芳香環」とは区別される。同様に、「芳香族基」とは「芳香族炭化水素環基」をさし、「複素芳香族基」とは「複素芳香族環基」をさす。
 「芳香環」および「複素芳香環」が本発明の化合物を構成する部分構造である場合、本発明の化合物中におけるこれらの構造は結合に必要な遊離原子価を有するものとする。例えば、単結合で結合する芳香環は1価の遊離原子価を有する。
 2つの構造を連結する芳香環は2価の遊離原子価を有する。
 本発明において、遊離原子価とは、有機化学・生化学命名法(上)(改定第2版、南江堂、1992年発行)に記載のとおり、他の遊離原子価と結合を形成できるものを言う。例えば、「1個の遊離原子価を有するベンゼン環」はフェニル基であり、「2個の遊離原子価を有するベンゼン環」はフェニレン基である。
[イリジウム錯体化合物]
 本発明のイリジウム錯体化合物は、下記式(1)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 式(1)において、Irはイリジウム原子を表す。
 環Cyは炭素原子CおよびCを含む、単環もしくは縮合環の芳香環または単環もしくは縮合環の複素芳香環を表す。
 環Cyは炭素原子Cおよび窒素原子N1を含む、単環もしくは縮合環の複素芳香環を表す。
 RおよびRは、それぞれ水素原子又は置換基を表す。
 aは、環Cyに置換し得る最大数を上限とする0以上の整数である。
 bは、環Cyに置換し得る最大数を上限とする0以上の整数である。
 RおよびRがそれぞれ複数個ある場合は、それぞれ独立であり、同一であっても異なっていてもよい。
 ただし、RおよびRのうちの少なくとも1つは、下記式(2)で表される置換基であるか、あるいは下記式(2)で表される置換基でさらに置換されている置換基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 式(2)において、破線は結合手である。
 環Cy、環Cyおよび環Cyはそれぞれ芳香環、または複素芳香環を表す。
 R~Rはそれぞれ水素原子又は置換基を表す。
 x、y、zは、それぞれ環Cy、環Cyおよび環Cyに置換しうる最大数を上限とする0以上の整数である。
 2個のR、およびR~Rがそれぞれ複数個ある場合は、それぞれ独立であり、同一であっても異なっていてもよい。
<構造上の特徴>
 本発明のイリジウム錯体化合物が高い溶解性と高い耐熱性を両立する理由については、次のように推察される。
 高い溶解性を得るためには、化学結合の回転により分子が取りうる配座が多いことが好ましい。本発明のイリジウム錯体化合物は、式(2)に示されるようなベンジル炭素原子(-C(-R-Cy)と、それに結合する環Cyと、さらにもう一つの環Cyが環Cyに結合して直列に連結することによって取りうる配座を増やし、溶解性を担保している。
 一方、ヘビードープによる濃度消光の抑制については、ベンジル炭素原子によりイリジウム原子まわりの配位子の電子雲と絶縁された環Cyにより、イリジウム原子回りが効果的に遮蔽されることにより達成されている。
 この溶解性を発現するための式(2)で表される置換基は、特許文献1に開示されているような炭素数2以上のアルキレン基の存在による溶解性付与の技術と比較すると、配座は多く生じうるがその局所的な分子運動が抑制されている。このため、ガラス転移温度を大きく低下させるような現象は起こらずに、極めて高いガラス転移温度を示すことができる。このことが、素子を例えば80℃以上の高温下においても、発光層の熱的安定性を高く保つことを期待できる理由である。
<環Cy
 環Cyはイリジウム原子に配位する炭素原子CおよびCを含む芳香環又は複素芳香環を表す。
 環Cyは、単環であってもよく、複数の環が結合している縮合環であってもよい。縮合環の場合、環の数は特に限定されないが、6以下であることが好ましく、5以下であることが錯体の溶剤溶解性を損なわない傾向にあるため好ましい。
 特に限定されないが、環Cyが複素芳香環の場合、環構成原子として炭素原子の他に含まれるヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子およびセレン原子から選ばれることが、錯体の化学的安定性の観点から好ましい。
 環Cyの具体例としては、芳香環では、単環のベンゼン環;2環のナフタレン環;3環以上のフルオレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環等が挙げられる。複素芳香環では、含酸素原子のフラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環;含硫黄原子のチオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環;含窒素原子のピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、インドール環、インダゾール環、カルバゾール環、インドロカルバゾール環、インデノカルバゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、フタラジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アクリジン環、フェナンスリジン環、カルボリン環、プリン環;複数種類のヘテロ原子を含むオキサゾール環、オキサジアゾール環、イソオキサゾール環、ベンゾイソオキサゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、イソチアゾール環、ベンゾイソチアゾール環等が挙げられる。
 芳香環としては、複数の芳香環が連結した連結芳香環構造であっても良い。連結芳香環構造としては例えば、ビフェニル、ターフェニル、クアテルフェニル、キンクフェニルが挙げられる。複素芳香環としては、複数の複素芳香環が連結した連結複素芳香環構造であっても良い。
 これらの中でも、発光波長を精密に制御したり、有機溶剤への溶解性を向上させたり、有機電界発光素子としての耐久性を向上させるためには、これらの環上に適切な置換基が導入されることが好ましい。このため、そのような置換基の導入方法が多く知られている環であることが好ましい。そのため上記具体例のうち、炭素原子CおよびCを含む一つの環がベンゼン環又はピリジン環であるものが好ましく、ベンゼン環が特に好ましい。それらの例としては、上述した芳香環の他に、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、インドロカルバゾール環、インデノカルバゾール環、カルボリン環等が挙げられる。このうち、炭素原子CおよびCを含む一つの環がベンゼン環であるものがさらに好ましい。その例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、フルオレン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環およびカルバゾール環が挙げられる。
 環Cyを構成する原子数には特に制限は無いが、イリジウム錯体化合物の溶剤溶解性を維持する観点から、該環の構成原子数は5以上であることが好ましく、より好ましくは6以上である。該環の構成原子数は30以下であることが好ましく、より好ましくは20以下である。
<環Cy
 環Cyは、炭素原子Cおよびイリジウム原子に配位する窒素原子Nを含む複素芳香環を表す。環Cyは、単環であってもよく、複数の環が結合している縮合環であってもよい。
 環Cyとしては、具体的には、単環のピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ピロール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、チアゾール環、プリン環;2環縮環のキノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環;3環縮環のアクリジン環、フェナントロリン環、カルバゾール環、カルボリン環;4環以上縮環のベンゾフェナンスリジン環、ベンゾアクリジン環又はインドロカルボリン環などが挙げられる。さらに、これらの環を構成する炭素原子がさらに窒素原子に置き換わっていてもよい。
 これらの中でも、置換基を導入しやすく発光波長や溶剤溶解性の調整がしやすいこと、および、イリジウムと錯体化する際に収率よく合成できる手法が多く知られていることから、環Cyとしては単環又は4環以下の縮合環が好ましく、単環又は3環以下の縮合環がより好ましく、単環又は2環の縮合環が最も好ましい。具体的には、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、シンノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環又はナフチリジン環が好ましく、さらに、イミダゾール環、オキサゾール環、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、ナフチリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環又はピラジン環が好ましく、特に、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、ナフチリジン環が好ましい。最も好ましくは、耐久性が高く、ディスプレイ向けとして好ましい発光波長に調整することが容易なピリジン環、キノリン環またはイソキノリン環である。
<RおよびR
 RおよびRは、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。ただし、それぞれ一つまたは複数存在するRおよびRのうち少なくとも一つが、下記式(2)で表される置換基であるか、あるいは下記式(2)で表される置換基でさらに置換されている置換基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 式(2)において、破線は結合手である。
 環Cy、環Cyおよび環Cyはそれぞれ芳香環、または複素芳香環を表す。
 R~Rはそれぞれ水素原子又は置換基を表す。
 x、y、zは、それぞれ環Cy、環Cyおよび環Cyに置換しうる最大数を上限とする0以上の整数である。
 2個のR、およびR~Rがそれぞれ複数個ある場合は、それぞれ独立であり、同一であっても異なっていてもよい。
 RおよびRはそれぞれ独立であり、同一であっても異なっていてもよい。RおよびRはさらに結合して脂肪族、芳香族又は複素芳香族の、単環又は縮合環を形成してもよい。
 R~Rは、水素原子であることが好ましい。
 RおよびRが式(2)で表される置換基以外の置換基である場合、及び、R~Rが置換基である場合、置換基としての構造は特に限定されず、目的とする発光波長の精密な制御や用いる溶剤との相性、有機電界発光素子にする場合のホスト化合物との相性などを考慮して最適な基が選択することができる。ただし、必要以上に屈曲性に富む構造の置換基を導入してしまうと、発明品の耐熱性が損なわれてしまう可能性が生ずる。したがって、水素原子以外の好ましい置換基は、それぞれ独立して以下に記述される置換基群Wから選ばれる置換基範囲である。
[置換基群W]
 置換基群Wとしては、D、F、Cl、Br、I、-N(R’)、-CN、-NO、-OH、-COOR’、-C(=O)R’、-C(=O)NR’、-P(=O)(R’)、-S(=O)R’、-S(=O)R’、-OS(=O)R’、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキルチオ基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルケニル基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキニル基、炭素数5以上60以下の芳香族基、炭素数5以上60以下の複素芳香族基、炭素数5以上40以下のアリールオキシ基、炭素数5以上40以下のアリールチオ基、炭素数5以上60以下のアラルキル基、炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基、炭素数10以上40以下のジアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のアリールヘテロアリールアミノ基又は炭素数10以上40以下のジヘテロアリールアミノ基のいずれかを用いることができる。
 該アルキル基、該アルコキシ基、該アルキルチオ基、該アルケニル基、該アルキニル基、該アラルキル基およびヘテロアラルキル基は、さらに1つ以上のR’で置換されていてもよい。これらの基における1つの-CH-基あるいは2以上の隣接していない-CH-基が、-C(-R’)=C(-R’)-、-C≡C-、-Si(-R’)、-C(=O)-、-NR’-、-O-、-S-、-CONR’-もしくは2価の芳香族基に置き換えられていてもよい。これらの基における一つ以上の水素原子が、D、F、Cl、Br、I又は-CNで置換されていてもよい。
 該芳香族基、該複素芳香族基、該アリールオキシ基、該アリールチオ基、該ジアリールアミノ基、該アリールヘテロアリールアミノ基および該ジヘテロアリールアミノ基は、それぞれ独立に、さらに1つ以上のR’で置換されていてもよい。
 置換基群Wのうち、好ましい置換基は、D、F、-CN、-COOR’、-C(=O)R’、-C(=O)NR’、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキルチオ基、炭素数5以上60以下の芳香族基、炭素数5以上60以下の複素芳香族基、炭素数5以上40以下のアリールオキシ基、炭素数5以上40以下のアリールチオ基、炭素数5以上60以下のアラルキル基、炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基、炭素数10以上40以下のジアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のアリールヘテロアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のジヘテロアリールアミノ基である。
 置換基群Wのうち、さらに好ましい置換基は、D、F、-CN、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数5以上60以下の芳香族基、炭素数5以上60以下の複素芳香族基、炭素数5以上60以下のアラルキル基、炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基である。
<R’>
 R’はそれぞれ独立に、H、D、F、Cl、Br、I、-N(R'')、-CN、-NO、-Si(R'')、-B(OR'')、-C(=O)R''、-P(=O)(R'')、-S(=O)R''、-OSOR''、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキルチオ基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルケニル基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキニル基、炭素数5以上60以下の芳香族基、炭素数5以上60以下の複素芳香族基、炭素数5以上40以下のアリールオキシ基、炭素数5以上40以下のアリールチオ基、炭素数5以上60以下のアラルキル基、炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基、炭素数10以上40以下のジアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のアリールヘテロアリールアミノ基又は炭素数10以上40以下のジヘテロアリールアミノ基から選ばれる。
 該アルキル基、該アルコキシ基、該アルキルチオ基、該アルケニル基、該アルキニル基、該アラルキル基および該ヘテロアラルキル基は、さらに1つ以上のR''で置換されていてもよい。これらの基における1つの-CH-基あるいは2以上の隣接していない-CH-基が、-C(-R'')=C(-R'')-、-C≡C-、-Si(-R'')-、-C(=O)-、-NR''-、-O-、-S-、-CONR''-もしくは2価の芳香族基に置き換えられていてもよい。これらの基における一つ以上の水素原子が、D、F、Cl、Br、I又は-CNで置換されていてもよい。
 該芳香族基、該複素芳香族基、該アリールオキシ基、該アリールチオ基、該ジアリールアミノ基、該アリールヘテロアリールアミノ基および該ジヘテロアリールアミノ基は、さらに1つ以上のR''で置換されていてもよい。R''については後述する。
 2つ以上の隣接するR’が互いに結合して、脂肪族又は芳香族もしくは複素芳香族の、単環もしくは縮合環を形成してもよい。
 上記R’のうち、好ましい構造は、D、F、-CN、-C(=O)R''、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキルチオ基、炭素数5以上60以下の芳香族基、炭素数5以上60以下の複素芳香族基、炭素数5以上40以下のアリールオキシ基、炭素数5以上40以下のアリールチオ基、炭素数5以上60以下のアラルキル基、炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基、炭素数10以上40以下のジアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のアリールヘテロアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のジヘテロアリールアミノ基である。
 R’としてさらに好ましい構造は、D、F、-CN、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数5以上60以下の芳香族基、炭素数5以上60以下の複素芳香族基、炭素数5以上60以下のアラルキル基、炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基である。
<R''>
 R''はそれぞれ独立に、H、D、F、-CN、炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基、炭素数1以上20以下の芳香族基又は炭素数1以上20以下の複素芳香族基から選ばれる。
 2つ以上の隣接するR''が互いに結合して、脂肪族又は芳香族もしくは複素芳香族の、単環もしくは縮合環を形成してもよい。
 R''として好ましい構造は、H、D、F、-CNまたは炭素数1以上20以下の脂肪族炭化水素基である。
 置換基群W、R’、またはR''に挙げられる、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキルチオ基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルケニル基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキニル基、炭素数5以上60以下の芳香族基、炭素数5以上60以下の複素芳香族基、炭素数5以上40以下のアリールオキシ基、炭素数5以上40以下のアリールチオ基、炭素数5以上60以下のアラルキル基、炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基、炭素数10以上40以下のジアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のアリールヘテロアリールアミノ基又は炭素数10以上40以下のジヘテロアリールアミノ基について、以下に説明する。
 炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、イソプロピル基、イソブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、n-オクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などが挙げられる。耐久性と耐熱性を損なわないために、炭素数は1以上が好ましく、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、12以下が最も好ましい。
 炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、n-ブトキシ基、n-ヘキシルオキシ基、イソプロピルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、2-エトキシエトキシ基、2-エトキシエトキシエトキシ基などが挙げられる。耐久性と耐熱性を損なわないために、炭素数は1以上が好ましく、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、12以下が最も好ましい。
 炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキルチオ基の例としては、メチルチオ基、エチルチオ基、n-プロピルチオ基、n-ブチルチオ基、n-ヘキシルチオ基、イソプロピルチオ基、シクロヘキシルチオ基、2-メチルブチルチオ基、n-ヘキシルチオ基などが挙げられる。耐久性と耐熱性を損なわないために、炭素数は1以上が好ましく、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、12以下が最も好ましい。
 炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルケニル基の例としては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、ヘプテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロオクテニル基などが挙げられる。耐久性と耐熱性を損なわないために、炭素数は2以上が好ましく、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、12以下が最も好ましい。
 炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキニル基の例としては、エチニル基、プロピオニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基などが挙げられる。耐久性と耐熱性を損なわないために、炭素数は2以上が好ましく、30以下が好ましく、20以下がより好ましく、12以下が最も好ましい。
 炭素数5以上60以下の芳香族基および炭素数5以上60以下の複素芳香族基は、単一の環あるいは縮合環として存在していてもよいし、一つの環にさらに別の種類の芳香族基又は複素芳香族基が結合あるいは縮環してできる基であってもよい。
 これらの例としては、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ベンゾアントラセニル基、フェナントレニル基、ベンゾフェナントレニル基、トリフェニレン基、ピレニル基、クリセニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基、ベンゾピレニル基、ベンゾフルオランテニル基、ナフタセニル基、ペンタセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クアテルフェニル基、キンクフェニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、ジヒドロフェナントレニル基、ジヒドロピレニル基、テトラヒドロピレニル基、インデノフルオレニル基、フリル基、ベンゾフリル基、イソベンゾフリル基、ジベンゾフラニル基、チオフェン基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、ピロリル基、インドリル基、イソインドリル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、インドロカルバゾリル基、インデノカルバゾリル基、ピリジル基、キノリン基、シンノリル基、イソシンノリル基、アクリジル基、フェナンスリジル基、フェノチアジニル基、フェノキサジル基、ピラゾリル基、インダゾリル基、イミダゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ナフトイミダゾリル基、フェナンスロイミダゾリル基、ピリジンイミダゾリル基、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ナフトオキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ピリミジル基、ベンゾピリミジル基、ピリダジニル基、キノキサリニル基、ジアザアントラセニル基、ジアザピレニル基、ピラジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、ナフチリジニル基、アザカルバゾリル基、ベンゾカルボリニル基、フェナンスロリニル基、トリアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、トリアジニル基、2,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-4-イル基、テトラゾリル基、プリニル基、ベンゾチアジアゾリル基などが挙げられる。
 溶解性と耐久性、および耐熱性のバランスの観点から、これらの基の炭素数は5以上であることが好ましく、50以下であることが好ましく、40以下であることがより好ましく、30以下であることが最も好ましい。
 従って、炭素数5以上60以下の芳香族基および炭素数5以上60以下の複素芳香族基としてはより好ましくは、フェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、ベンゾフェナントレニル基、トリフェニレン基、ビフェニル基、ターフェニル基、クアテルフェニル基、キンクフェニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、インデノフルオレニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、インドロカルバゾリル基、インデノカルバゾリル基、ピリジル基、シンノリル基、イソシンノリル基、アクリジル基、フェナンスリジル基、ベンズイミダゾリル基、ナフトイミダゾリル基、ピリジンイミダゾリル基、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピリミジル基、ベンゾピリミジル基、アザカルバゾリル基、ベンゾカルボリニル基、2,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-4-イル基である。さらに好ましくは、フェニル基、フェナントレニル基、ベンゾフェナントレニル基、トリフェニレン基、ビフェニル基、ターフェニル基、クアテルフェニル基、キンクフェニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、インデノフルオレニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、インドロカルバゾリル基、インデノカルバゾリル基またはピリジル基である。
 炭素数5以上40以下のアリールオキシ基の例としては、フェノキシ基、メチルフェノキシ基、ナフトキシ基、メトキシフェノキシ基などが挙げられる。溶解性と耐久性、および耐熱性のバランスの観点から、これらの基の炭素数は5以上が好ましく、30以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下が最も好ましい。
 炭素数5以上40以下のアリールチオ基の例としては、フェニルチオ基、メチルフェニルチオ基、ナフチルチオ基、メトキシフェニルチオ基などが挙げられる。溶解性と耐久性、および耐熱性のバランスの観点から、これらの基の炭素数は5以上が好ましく、30以下が好ましく、25以下がより好ましく、20以下が最も好ましい。
 炭素数5以上60以下のアラルキル基の例としては、1,1-ジメチル-1-フェニルメチル基、1,1-ジ(n-ブチル)-1-フェニルメチル基、1,1-ジ(n-ヘキシル)-1-フェニルメチル基、1,1-ジ(n-オクチル)-1-フェニルメチル基、フェニルメチル基、フェニルエチル基、3-フェニル-1-プロピル基、4-フェニル-1-n-ブチル基、1-メチル-1-フェニルエチル基、5-フェニル-1-n-プロピル基、6-フェニル-1-n-ヘキシル基、6-ナフチル-1-n-ヘキシル基、7-フェニル-1-n-ヘプチル基、8-フェニル-1-n-オクチル基、4-フェニルシクロヘキシル基などが挙げられる。溶解性と耐久性、および耐熱性のバランスの観点から、これらの基の炭素数は5以上が好ましく、40以下であることがより好ましい。
 炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基の例としては、1,1-ジメチル-1-(2-ピリジル)メチル基、1,1-ジ(n-ヘキシル)-1-(2-ピリジル)メチル基、(2-ピリジル)メチル基、(2-ピリジル)エチル基、3-(2-ピリジル)-1-プロピル基、4-(2-ピリジル)-1-n-ブチル基、1-メチル-1-(2-ピリジル)エチル基、5-(2-ピリジル)-1-n-プロピル基、6-(2-ピリジル)-1-n-ヘキシル基、6-(2-ピリミジル)-1-n-ヘキシル基、6-(2,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-4-イル)-1-n-ヘキシル基、7-(2-ピリジル)-1-n-ヘプチル基、8-(2-ピリジル)-1-n-オクチル基、4-(2-ピリジル)シクロヘキシル基などが挙げられる。溶解性と耐久性、および耐熱性の観点から、これらのヘテロアラルキル基の炭素数は5以上であることが好ましく、50以下であることが好ましく、40以下であることがより好ましく、30以下であることが最も好ましい。
 炭素数10以上40以下のジアリールアミノ基の例としては、ジフェニルアミノ基、フェニル(ナフチル)アミノ基、ジ(ビフェニル)アミノ基、ジ(p-ターフェニル)アミノ基などが挙げられる。溶解性と耐久性、および耐熱性のバランスの観点から、これらの基の炭素数は10以上であることが好ましく、36以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましく、25以下であることが最も好ましい。
 炭素数10以上40以下のアリールヘテロアリールアミノ基の例としては、フェニル(2-ピリジル)アミノ基、フェニル(2,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-4-イル)アミノ基などが挙げられる。溶解性と耐久性、および耐熱性のバランスの観点から、これらの基の炭素数は10以上であることが好ましく、36以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましく、25以下であることが最も好ましい。
 炭素数10以上40以下のジヘテロアリールアミノ基としては、ジ(2-ピリジル)アミノ基、ジ(2,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-4-イル)アミノ基などが挙げられる。溶解性と耐久性、および耐熱性のバランスの観点から、これらのジヘテロアリールアミノ基の炭素数は10以上であることが好ましく、36以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましく、25以下であることが最も好ましい。
 RおよびRとしては特に有機電界発光素子における発光材料としての耐久性を損なわないという観点から、それぞれ独立に、水素原子、F、-CN、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数5以上60以下の芳香族基また炭素数5以上60以下の複素芳香族基が好ましく、水素原子、炭素数5以上60以下の芳香族基または炭素数5以上60以下の複素芳香族基が特に好ましい。
 RおよびRのうち少なくとも1つが、前記式(2)で表される置換基でさらに置換されている基である場合は、前記式(2)で表される置換基が炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数5以上60以下の芳香族基または炭素数5以上60以下の複素芳香族基にさらに置換している基であることが好ましく、前記式(2)で表される置換基が炭素数5以上60以下の芳香族基または炭素数5以上60以下の複素芳香族基にさらに置換している基であることが特に好ましい。
<式(2)で表される置換基>
 前記式(2)における環Cy、環Cy、環Cyの芳香環、複素芳香環としては、前記環Cy、環Cyの芳香環、複素芳香環と同様のものが挙げられるが、有機EL素子内で電気的な酸化や還元を繰り返す条件で分解をより起こしにくい種類のものが好ましい。耐久性の観点から好ましい環Cy、環Cy、環Cyの種類は縮合環よりも単環から構成されるものが好ましく、さらに好ましくはベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環またはトリアジン環、あるいはこれらが連なった構造である。特に好ましくはベンゼン環、またはベンゼン環が連なった構造である。そのような構造の式(2)で表される置換基としては、下記式(3)で表される置換基、下記式(4)で表される置換基が好ましい。
 式(2)で表される置換基において、環Cy、環Cy、環Cyがすべてベンゼン環である下記式(3)の構造を有する本発明のイリジウム錯体化合物が有機EL素子で発光材料として用いられた場合には、電気化学的な耐久性が高いために、素子の駆動寿命を極めて長くすることが期待できる。
 下記式(4)の構造であれば、本発明のイリジウム錯体化合物における配位子の局所的な屈曲部分あるいはベンゼン環の回転運動による影響を最も少なくすることができるため、錯体自身だけでなくそれを用いる有機EL素子の耐熱性を極限まで高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 式(3)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。nは0~10の整数である。
 上記式(3)において、溶解性の観点からはnは大きいことが好ましい。一方、耐熱性の観点からはnは小さいことが好ましい。nは大きい場合であっても、クミル基等が設けられていることにより、ガラス転位温度を損なわず、耐熱性を向上させることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 式(4)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。
 溶解性を必要以上に損なわないという観点から、RとRがそれぞれ水素ラジカルを失い残余のラジカルが互いに結合して環を形成しないことが好ましい。
 本発明のイリジウム錯体化合物における溶剤溶解性および耐熱性は、前記式(2)で表される置換基の末端側の構造による効果が高い。この効果をより一層有効に得る上で、前記式(2)で表される置換基は、末端側がp-クミルフェニル基である、下記式(2A)で表される置換基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 式(2A)において、環Cy、R、R、R、R、xは前記式(2)におけると同義である。
 上記式(2A)で表される置換基は、さらに好ましくは、Cyがベンゼン環が複数連結した構造またはベンゼン環である、下記式(3A)、下記式(4A)で表される置換基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 式(3)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。nは0~10の整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 式(4A)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。
 また、溶解性を向上させるとともに、共役を広げず発光波長への影響をおさえることができるため、前記式(2)におけるCyは下記式(5)で表される部分構造を含むことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 式(5)において、Rは前記式(2)におけると同義である。「*」は結合位置を表す。
 前記式(2)におけるCyに含まれる部分構造である上記式(5)で表される部分構造の数は、1以上が好ましく、2以上がさらに好ましく、3以上がより好ましく、6以下が好ましく、5以下がさらに好ましく、4以下がより好ましい。
 本発明のイリジウム錯体化合物は、RおよびRのうちの少なくとも一つが前記(2)で表される置換基であるか、或いは前記式(2)で表される置換基でさらに置換されている置換基であることが、溶解性と耐熱性の観点から必要である。前記式(2)で表される置換基が存在すると、イリジウム錯体化合物を部分的に遮蔽する。このことにより有機EL素子の発光層に該イリジウム錯体化合物を存在させるときにその濃度を高くしても濃度消光を起こしにくくすることができる。この結果として該素子の発光効率を高く保ちながら、駆動寿命をも長くすることができる。
 前記式(2)で表される置換基が、環Cyまたは環Cy或いはそれらの置換基であるRまたはRに対して導入される数および位置については特に限定されない。しかし、導入する数が少なすぎると、イリジウム錯体化合物の溶解性が悪化する懸念が生ずると同時に、前記式(2)で表される置換基によるイリジウム中心金属の遮蔽効果が全く得られず、ヘビードープ時に濃度消光などが起こりやすくなる。逆に、導入する数が多すぎると、イリジウム中心金属まわりを高度に遮蔽してしまい、有機EL素子の発光材料として使用する場合に発光層中での電荷或いはエネルギーの授受に障害となる可能性がある。従って、一つの配位子に対して前記式(2)で表される置換基が導入される数は通常6以下、好ましくは4以下、より好ましくは2以下、最も好ましくは1である。また、前記式(2)で表される置換基が導入される位置は、イリジウム錯体化合物において、イリジウム金属中心と環Cyが最も離れた位置となり得る置換位置であることが好ましい。そうすることによってベンジル炭素により絶縁された環Cyによる遮蔽効果が最大に表れ、かつ、溶解性に対する寄与を最大限とすることができると考えられる。それと同時に、イリジウム錯体化合物のイリジウム中心金属近傍から、運動性に富むベンジル炭素と環Cy部分を遠ざけることにより、加熱により起こる分子内の運動をベンジル炭素と環Cy部分として、錯体の中心の剛直性を保たせることにより、耐熱性をより向上させることができる。
 さらに、イリジウム錯体化合物が緑色発光を示す場合においては、前記式(2)で表される置換基が導入されることにより発光色が大きく変化してしまう可能性があるため、その置換される位置は、環Cyまたはその置換基であるR上であることが好ましい。
<具体例>
 以下に、本発明のイリジウム錯体化合物の好ましい具体例を示す。本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 本発明のイリジウム錯体化合物の最大発光波長には特に制限はない。本発明のイリジウム錯体化合物の最大発光波長は例えば以下の方法で測定することができる。
(最大発光波長の測定方法)
 常温下で、2-メチルテトラヒドロフランに、当該イリジウム錯体化合物を濃度1×10-4mol/L以下で溶解した溶液について、分光光度計(浜松ホトニクス社製 有機EL量子収率測定装置C9920-02)で燐光スペクトルを測定する。得られた燐光スペクトル強度の最大値を示す波長を、本発明における最大発光波長とみなす。
<イリジウム錯体化合物の合成方法>
<配位子の合成方法>
 本発明のイリジウム錯体化合物の配位子は、既知の有機合成反応を組み合わせることにより行い得る。特に、鈴木-宮浦カップリング反応および/又はピリジン環合成反応を主とし、さらにそれらへの置換基導入反応を組み合わせることにより様々な配位子用の誘導体を合成しうる。
<イリジウム錯体化合物の合成方法>
 本発明のイリジウム錯体化合物は、既知の方法の組み合わせなどにより合成され得る。以下に詳しく説明する。
 イリジウム錯体化合物の合成方法については、判りやすさのためにフェニルピリジン配位子を例として用いた下記式[A]に示すような塩素架橋イリジウム二核錯体を経由する方法(M.G.Colombo,T.C.Brunold,T.Riedener,H.U.GudelInorg.Chem.,1994,33,545-550)、下記式[B]二核錯体からさらに塩素架橋をアセチルアセトナートと交換させ単核錯体へ変換したのち目的物を得る方法(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)等が例示できるが、これらに限定されるものではない。
 例えば、下記式[A]で表される典型的な反応の条件は以下のとおりである。
 第一段階として、配位子2当量と塩化イリジウムn水和物1当量の反応により塩素架橋イリジウム二核錯体を合成する。溶媒は通常2-エトキシエタノールと水の混合溶媒が用いられるが、無溶媒あるいは他の溶媒を用いてもよい。配位子を過剰量用いたり、塩基等の添加剤を用いて反応を促進することもできる。塩素に代えて臭素など他の架橋性陰イオン配位子を使用することもできる。
 反応温度に特に制限はないが、通常は0℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましい。また、250℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましい。反応温度がこの範囲であることで副生物や分解反応を伴うことなく目的の反応のみが進行し、高い選択性が得られる傾向にある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 二段階目は、トリフルオロメタンスルホン酸銀のようなハロゲンイオン捕捉剤を添加し新たに添加された配位子と接触させることにより目的とする錯体を得る。溶媒は通常エトキシエタノール又はジグリムが用いられるが、配位子の種類により無溶媒あるいは他の溶媒を使用することができ、複数の溶媒を混合して使用することもできる。ハロゲンイオン捕捉剤を添加しなくても反応が進行する場合があるので必ずしも必要ではないが、反応収率を高め、より量子収率が高いフェイシャル異性体を選択的に合成するには該捕捉剤の添加が有利である。反応温度に特に制限はないが、通常0℃~250℃の範囲で行われる。
 下記式[B]で表される典型的な反応条件を説明する。
 第一段階の二核錯体は式[A]と同様に合成できる。第二段階は、該二核錯体にアセチルアセトンのような1,3-ジオン化合物を1当量以上、及び、炭酸ナトリウムのような該1,3-ジオン化合物の活性水素を引き抜き得る塩基性化合物を1当量以上反応させることにより、1,3-ジオナト配位子が配位する単核錯体へと変換する。通常原料の二核錯体を溶解しうるエトキシエタノールやジクロロメタンなどの溶媒が使用されるが、配位子が液状である場合無溶媒で実施することも可能である。反応温度に特に制限はないが、通常は0℃~200℃の範囲内で行われる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 第三段階は、配位子を1当量以上反応させる。溶媒の種類と量は特に制限はなく、配位子が反応温度で液状である場合には無溶媒でもよい。反応温度も特に制限はないが、反応性が若干乏しいため100℃~300℃の比較的高温下で反応させることが多い。そのため、グリセリンなど高沸点の溶媒が好ましく用いられる。
 第三段階の反応について、アセチルアセトンが配位する単核イリジウム錯体の代わりに、ビス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)を用い、フェニルピリジン配位子を3当量以上加えてほぼ同様の条件で反応させることにより目的のトリス(フェニルピリジン)イリジウム錯体を合成する方法も公知である(K.Dedeian,P.I.Djurovich,F.O.Graces,G.Carson,R.J.Watts,Inorgac Chemistry 30(8),1685(1991))。反応自体は非常に簡便であるため、実験室での合成に好んで用いられる。
 最終反応後は未反応原料や反応副生物及び溶媒を除くために精製を行う。通常の有機合成化学における精製操作を適用することができるが、上記の非特許文献記載のように主として順相のシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製が行われる。展開液にはヘキサン、ヘプタン、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、トルエン、メチルエチルケトン、メタノールの単一又は混合液を使用できる。精製は条件を変え複数回行ってもよい。その他のクロマトグラフィー技術(逆相シリカゲルクロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、ペーパークロマトグラフィー)や、分液洗浄、再沈殿、再結晶、粉体の懸濁洗浄、減圧乾燥などの精製操作を必要に応じて施すことができる。
<イリジウム錯体化合物の用途>
 本発明のイリジウム錯体化合物は、有機電界発光素子に用いられる材料、すなわち有機電界発光素子の発光材料として好適に使用可能であり、その他の発光素子等の発光材料としても好適に使用可能である。
[イリジウム錯体化合物含有組成物]
 本発明のイリジウム錯体化合物は、溶剤溶解性に優れることから、溶剤とともに使用されることが好ましい。以下、本発明のイリジウム錯体化合物と溶剤とを含有する本発明の組成物(以下、「イリジウム錯体化合物含有組成物」と称す場合がある。)について説明する。
 本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物は、本発明のイリジウム錯体化合物および溶剤を含有する。本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物は通常湿式成膜法で層や膜を形成するために用いられ、特に有機電界発光素子の有機層を形成するために用いられることが好ましい。該有機層は、特に発光層であることが好ましい。
 イリジウム錯体化合物含有組成物は、有機電界発光素子用組成物であることが好ましく、更に発光層形成用組成物として用いられることが特に好ましい。
 イリジウム錯体化合物含有組成物における本発明のイリジウム錯体化合物の含有量は、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、通常99.9質量%以下、好ましくは99質量%以下である。組成物中のイリジウム錯体化合物の含有量をこの範囲とすることにより、隣接する層(例えば、正孔輸送層や正孔阻止層)から発光層へ効率よく、正孔や電子の注入が行われ、駆動電圧を低減することができる。
 本発明のイリジウム錯体化合物はイリジウム錯体化合物含有組成物中に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上が組み合わされて含まれていてもよい。
 本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物を例えば有機電界発光素子用に用いる場合には、本発明のイリジウム錯体化合物や溶剤の他、有機電界発光素子、特に発光層に用いられる電荷輸送性化合物を含有することができる。
 本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物を用いて、有機電界発光素子の発光層を形成する場合には、本発明のイリジウム錯体化合物を発光材料とし、他の電荷輸送性化合物を電荷輸送ホスト材料として含むことが好ましい。
 本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物に含有される溶剤は、湿式成膜によりイリジウム錯体化合物を含む層を形成するために用いる、揮発性を有する液体成分である。
 該溶剤は、溶質である本発明のイリジウム錯体化合物が高い溶剤溶解性を有するために、むしろ後述の電荷輸送性化合物が良好に溶解する有機溶剤であれば特に限定されない。
 好ましい溶剤としては、例えば、n-デカン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、ビシクロヘキサン等のアルカン類;トルエン、キシレン、メシチレン、フェニルシクロヘキサン、テトラリン等の芳香族炭化水素類;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類;1,2-ジメトキシベンゼン、1,3-ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2-メトキシトルエン、3-メトキシトルエン、4-メトキシトルエン、2,3-ジメチルアニソール、2,4-ジメチルアニソール、ジフェニルエーテル等の芳香族エーテル類;酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸n-ブチル等の芳香族エステル類、シクロヘキサノン、シクロオクタノン、フェンコン等の脂環族ケトン類;シクロヘキサノール、シクロオクタノール等の脂環族アルコール類;メチルエチルケトン、ジブチルケトン等の脂肪族ケトン類;ブタノール、ヘキサノール等の脂肪族アルコール類;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテルアセタート(PGMEA)等の脂肪族エーテル類;等が挙げられる。
 中でも好ましくは、アルカン類や芳香族炭化水素類である。特に、フェニルシクロヘキサンは湿式成膜プロセスにおいて好ましい粘度と沸点を有している。
 これらの溶剤は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ、および比率で用いてもよい。
 用いる溶剤の沸点は通常80℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上で、通常270℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは230℃以下である。この範囲を下回ると、湿式成膜時において、組成物からの溶剤蒸発により、成膜安定性が低下する可能性がある。
 溶剤の含有量は、イリジウム錯体化合物含有組成物において好ましくは1質量%以上、より好ましくは10質量%以上、特に好ましくは50質量%以上で、好ましくは99.99質量%以下、より好ましくは99.9質量%以下、特に好ましくは99質量%以下である。通常発光層の厚みは3~200nm程度であるが、溶剤の含有量がこの下限を下回ると、組成物の粘性が高くなりすぎ、成膜作業性が低下する可能性がある。溶剤の含有量がこの上限を上回ると、成膜後、溶剤を除去して得られる膜の厚みが稼げなくなるため、成膜が困難となる傾向がある。
 本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物が含有し得る他の電荷輸送性化合物としては、従来有機電界発光素子用材料として用いられているものを使用することができる。例えば、ピリジン、カルバゾール、ナフタレン、ペリレン、ピレン、アントラセン、クリセン、ナフタセン、フェナントレン、コロネン、フルオランテン、ベンゾフェナントレン、フルオレン、アセトナフトフルオランテン、クマリン、p-ビス(2-フェニルエテニル)ベンゼンおよびそれらの誘導体、キナクリドン誘導体、DCM(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran)系化合物、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、アザベンゾチオキサンテン、アリールアミノ基が置換された縮合芳香族環化合物、アリールアミノ基が置換されたスチリル誘導体等が挙げられる。
 これらは1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせ、および比率で用いてもよい。
 イリジウム錯体化合物含有組成物中の他の電荷輸送性化合物の含有量は、イリジウム錯体化合物含有組成物中の本発明のイリジウム錯体化合物1質量部に対して、通常1000質量部以下、好ましくは100質量部以下、さらに好ましくは50質量部以下であり、通常0.01質量部以上、好ましくは0.1質量部以上、さらに好ましくは1質量部以上である。
 本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物には、必要に応じて、上記の化合物等の他に、更に他の化合物を含有していてもよい。例えば、上記の溶剤の他に、別の溶剤を含有していてもよい。そのような溶剤としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド類、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらは1種類を単独で用いてもよく、また2種類以上を任意の組み合わせ、および比率で用いてもよい。
[有機電界発光素子]
 本発明の有機電界発光素子は、本発明のイリジウム錯体化合物を含むものである。
 本発明の有機電界発光素子は、好ましくは、基板上に少なくとも陽極、陰極、及び陽極と陰極の間の少なくとも1層の有機層を有するものであって、前記有機層のうち少なくとも1層が本発明のイリジウム錯体化合物を含む。前記有機層は発光層を含む。
 本発明のイリジウム錯体化合物を含む有機層は、本発明の組成物を用いて形成された層であることがより好ましく、湿式成膜法により形成された層であることがさらに好ましい。湿式成膜法により形成された層は、発光層であることが好ましい。
 本発明において湿式成膜法とは、成膜方法、即ち、塗布方法として、例えば、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、キャピラリーコート法、インクジェット法、ノズルプリンティング法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法等、湿式で成膜される方法を採用し、これらの方法で成膜された膜を乾燥して膜形成を行う方法をいう。
 図1は本発明の有機電界発光素子10に好適な構造例を示す断面の模式図である。図1において、符号1は基板、符号2は陽極、符号3は正孔注入層、符号4は正孔輸送層、符号5は発光層、符号6は正孔阻止層、符号7は電子輸送層、符号8は電子注入層、符号9は陰極を各々表す。
 これらの構造に適用する材料は、公知の材料を適用することができ、特に制限はないが、各層に関しての代表的な材料や製法を一例として以下に記載する。また、公報や論文等を引用している場合、該当内容を当業者の常識の範囲で適宜、適用、応用することができるものとする。
<基板1>
 基板1は、有機電界発光素子の支持体となるものであり、通常、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシート等が用いられる。これらのうち、ガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホン等の透明な合成樹脂の板が好ましい。基板1は、外気による有機電界発光素子の劣化が起こり難いことからガスバリア性の高い材質とするのが好ましい。特に合成樹脂製の基板等のようにガスバリア性の低い材質を用いる場合は、基板1の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を上げるのが好ましい。
<陽極2>
 陽極2は、発光層側の層に正孔を注入する機能を担う。陽極2は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属;インジウム及び/又はスズの酸化物等の金属酸化物;ヨウ化銅等のハロゲン化金属;カーボンブラック或いはポリ(3-メチルチオフェン)、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子等により構成される。
 陽極2の形成は、通常、スパッタリング法、真空蒸着法等の乾式法により行われることが多い。銀等の金属微粒子、ヨウ化銅等の微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末等を用いて陽極2を形成する場合には、適当なバインダー樹脂溶液に分散させて、基板上に塗布することにより形成することもできる。また、導電性高分子の場合は、電解重合により直接基板上に薄膜を形成したり、基板上に導電性高分子を塗布して陽極2を形成することもできる(Appl.Phys.Lett.,60巻,2711頁,1992年)。
 陽極2は、通常、単層構造であるが、適宜、積層構造としてもよい。陽極2が積層構造である場合、1層目の陽極上に異なる導電材料を積層してもよい。
 陽極2の厚みは、必要とされる透明性と材質等に応じて、決めればよい。特に高い透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率が60%以上となる厚みが好ましく、80%以上となる厚みが更に好ましい。陽極2の厚みは、通常5nm以上、好ましくは10nm以上であり、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下とするのが好ましい。
 透明性が不要な場合は、陽極2の厚みは必要な強度等に応じて任意に厚みとすればよく、この場合、陽極2は基板1と同一の厚みでもよい。
 陽極2の表面に成膜を行う場合は、成膜前に、紫外線+オゾン、酸素プラズマ、アルゴンプラズマ等の処理を施すことにより、陽極上の不純物を除去すると共に、そのイオン化ポテンシャルを調整して正孔注入性を向上させておくのが好ましい。
<正孔注入層3>
 陽極2側から発光層5側に正孔を輸送する機能を担う層は、通常、正孔注入輸送層又は正孔輸送層と呼ばれる。陽極2側から発光層5側に正孔を輸送する機能を担う層が2層以上ある場合に、より陽極2側に近い方の層を正孔注入層3と呼ぶことがある。正孔注入層3は、陽極2から発光層5側に正孔を輸送する機能を強化する点で、用いることが好ましい。正孔注入層3を用いる場合、通常、正孔注入層3は、陽極2上に形成される。
 正孔注入層3の膜厚は、通常1nm以上、好ましくは5nm以上で、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下である。
 正孔注入層3の形成方法は、真空蒸着法でも、湿式成膜法でもよい。成膜性が優れる点では、湿式成膜法により形成することが好ましい。
 正孔注入層3は、正孔輸送性化合物を含むことが好ましく、正孔輸送性化合物と電子受容性化合物とを含むことがより好ましい。更には、正孔注入層3中にカチオンラジカル化合物を含むことが好ましく、カチオンラジカル化合物と正孔輸送性化合物とを含むことが特に好ましい。
(正孔輸送性化合物)
 正孔注入層形成用組成物は、通常、正孔注入層3となる正孔輸送性化合物を含有する。湿式成膜法の場合は、通常、更に溶剤も含有する。正孔注入層形成用組成物は、正孔輸送性が高く、注入された正孔を効率よく輸送できるのが好ましい。このため、正孔移動度が大きく、トラップとなる不純物が製造時や使用時等に発生し難いのが好ましい。また、安定性に優れ、イオン化ポテンシャルが小さく、可視光に対する透明性が高いことが好ましい。特に、正孔注入層3が発光層5と接する場合は、発光層5からの発光を消光しないものや発光層5とエキサイプレックスを形成して、発光効率を低下させないものが好ましい。
 正孔輸送性化合物としては、陽極2から正孔注入層3への電荷注入障壁の観点から、4.5eV~6.0eVのイオン化ポテンシャルを有する化合物が好ましい。正孔輸送性化合物の例としては、芳香族アミン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、オリゴチオフェン系化合物、ポリチオフェン系化合物、ベンジルフェニル系化合物、フルオレン基で3級アミンを連結した化合物、ヒドラゾン系化合物、シラザン系化合物、キナクリドン系化合物等が挙げられる。
 上述の例示化合物のうち、非晶質性及び可視光透過性の点から、芳香族アミン化合物が好ましく、芳香族三級アミン化合物が特に好ましい。芳香族三級アミン化合物とは、芳香族三級アミン構造を有する化合物であって、芳香族三級アミン由来の基を有する化合物も含む。
 芳香族三級アミン化合物の種類は、特に制限されないが、表面平滑化効果により均一な発光を得やすい点から、重量平均分子量が1000以上1000000以下の高分子化合物(繰り返し単位が連なる重合型化合物)を用いるのが好ましい。芳香族三級アミン高分子化合物の好ましい例としては、下記式(I)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 式(I)中、Ar及びArは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香族基又は置換基を有していてもよい複素芳香族基を表す。Ar~Arは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香族基又は置換基を有していてもよい複素芳香族基を表す。Qは、下記の連結基群の中から選ばれる連結基を表す。Ar~Arのうち、同一のN原子に結合する二つの基は互いに結合して環を形成してもよい。
 下記に連結基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 上記各式中、Ar~Ar16は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香族基又は置換基を有していてもよい複素芳香族基を表す。R~Rは、それぞれ独立して、水素原子又は任意の置換基を表す。
 Ar~Ar16の芳香族基及び複素芳香族基としては、高分子化合物の溶解性、耐熱性、正孔注入輸送性の点から、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、チオフェン環、ピリジン環由来の基が好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環由来の基がさらに好ましい。
 式(I)で表される繰り返し単位を有する芳香族三級アミン高分子化合物の具体例としては、国際公開第2005/089024号パンフレットに記載のもの等が挙げられる。
(電子受容性化合物)
 正孔注入層3は、正孔輸送性化合物の酸化により、正孔注入層3の導電率を向上させることができるため、電子受容性化合物を含有していることが好ましい。
 電子受容性化合物としては、酸化力を有し、上述の正孔輸送性化合物から一電子受容する能力を有する化合物が好ましく、具体的には、電子親和力が4eV以上である化合物が好ましく、電子親和力が5eV以上である化合物が更に好ましい。
 このような電子受容性化合物としては、例えば、トリアリールホウ素化合物、ハロゲン化金属、ルイス酸、有機酸、オニウム塩、アリールアミンとハロゲン化金属との塩、アリールアミンとルイス酸との塩よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の化合物等が挙げられる。具体的には、4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボラート等の有機基の置換したオニウム塩(国際公開第2005/089024号);塩化鉄(III)(特開平11-251067号公報)、ペルオキソ二硫酸アンモニウム等の高原子価の無機化合物;テトラシアノエチレン等のシアノ化合物;トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(特開2003-31365号公報)等の芳香族ホウ素化合物;フラーレン誘導体及びヨウ素等が挙げられる。
(カチオンラジカル化合物)
 カチオンラジカル化合物としては、正孔輸送性化合物から一電子取り除いた化学種であるカチオンラジカルと、対アニオンとからなるイオン化合物が好ましい。カチオンラジカルが正孔輸送性の高分子化合物由来である場合、カチオンラジカルは高分子化合物の繰り返し単位から一電子取り除いた構造となる。
 カチオンラジカルとしては、正孔輸送性化合物として前述した化合物から一電子取り除いた化学種であることが好ましい。正孔輸送性化合物として好ましい化合物から一電子取り除いた化学種であることが、非晶質性、可視光の透過率、耐熱性、及び溶解性などの点から好適である。
 カチオンラジカル化合物は、前述の正孔輸送性化合物と電子受容性化合物を混合することにより生成させることができる。前述の正孔輸送性化合物と電子受容性化合物とを混合することにより、正孔輸送性化合物から電子受容性化合物へと電子移動が起こり、正孔輸送性化合物のカチオンラジカルと対アニオンとからなるカチオンイオン化合物が生成する。
 PEDOT/PSS(Adv.Mater.,2000年,12巻,481頁)やエメラルジン塩酸塩(J.Phys.Chem.,1990年,94巻,7716頁)等の高分子化合物由来のカチオンラジカル化合物は、酸化重合(脱水素重合)することによっても生成する。
 ここでいう酸化重合は、モノマーを酸性溶液中で、ペルオキソ二硫酸塩等を用いて化学的に、又は、電気化学的に酸化するものである。この酸化重合(脱水素重合)の場合、モノマーが酸化されることにより高分子化されるとともに、酸性溶液由来のアニオンを対アニオンとする、高分子の繰り返し単位から一電子取り除かれたカチオンラジカルが生成する。
(湿式成膜法による正孔注入層3の形成)
 湿式成膜法により正孔注入層3を形成する場合、通常、正孔注入層3となる材料を可溶な溶剤(正孔注入層用溶剤)と混合して成膜用の組成物(正孔注入層形成用組成物)を調製し、この正孔注入層形成用組成物を正孔注入層3の下層に該当する層(通常は、陽極2)上に湿式成膜法により成膜し、乾燥させることにより形成させる。成膜した膜の乾燥は、湿式成膜法による発光層5の形成における乾燥方法と同様に行うことができる。
 正孔注入層形成用組成物中における正孔輸送性化合物の濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、膜厚の均一性の点では、低い方が好ましく、正孔注入層3に欠陥が生じ難い点では、高い方が好ましい。正孔注入層形成用組成物中における正孔輸送性化合物の濃度は、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、0.5質量%以上が特に好ましく、70質量%以下が好ましく、60質量%以下が更に好ましく、50質量%以下が特に好ましい。
 溶剤としては、例えば、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、アミド系溶剤などが挙げられる。
 エーテル系溶剤としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテルアセタート(PGMEA)等の脂肪族エーテル及び1,2-ジメトキシベンゼン、1,3-ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2-メトキシトルエン、3-メトキシトルエン、4-メトキシトルエン、2,3-ジメチルアニソール、2,4-ジメチルアニソール等の芳香族エーテル等が挙げられる。
 エステル系溶剤としては、例えば、酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸n-ブチル等の芳香族エステル等が挙げられる。
 芳香族炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、3-イソプロピルビフェニル、1,2,3,4-テトラメチルベンゼン、1,4-ジイソプロピルベンゼン、メチルナフタレン等が挙げられる。
 アミド系溶剤としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
 これらの他、ジメチルスルホキシド等も用いることができる。
 正孔注入層3の湿式成膜法による形成は、通常、正孔注入層形成用組成物を調製後に、これを、正孔注入層3の下層に該当する層(通常は、陽極2)上に塗布成膜し、乾燥することにより行われる。正孔注入層3は、通常、成膜後に、加熱や減圧乾燥等により塗布膜を乾燥させる。
(真空蒸着法による正孔注入層3の形成)
 真空蒸着法により正孔注入層3を形成する場合には、通常、正孔注入層3の構成材料(前述の正孔輸送性化合物、電子受容性化合物等)の1種類又は2種類以上を真空容器内に設置された坩堝に入れ(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々を別々の坩堝に入れ)、真空容器内を真空ポンプで10-4Pa程度まで排気した後、坩堝を加熱して(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々の坩堝を加熱して)、坩堝内の材料の蒸発量を制御しながら蒸発させ(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々独立に蒸発量を制御しながら蒸発させ)、坩堝に向き合って置かれた基板上の陽極2上に正孔注入層3を形成させる。2種類以上の材料を用いる場合は、それらの混合物を坩堝に入れ、加熱、蒸発させて正孔注入層3を形成することもできる。
 蒸着時の真空度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.1×10-6Torr(0.13×10-4Pa)以上、9.0×10-6Torr(12.0×10-4Pa)以下である。蒸着速度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.1Å/秒以上、5.0Å/秒以下である。蒸着時の成膜温度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、好ましくは10℃以上、50℃以下で行われる。
<正孔輸送層4>
 正孔輸送層4は、陽極2側から発光層5側に正孔を輸送する機能を担う層である。正孔輸送層4は、本発明の有機電界発光素子では、必須の層では無いが、陽極2から発光層5に正孔を輸送する機能を強化する点では、この層を設けることが好ましい。正孔輸送層4を設ける場合、通常、正孔輸送層4は、陽極2と発光層5の間に形成される。正孔注入層3がある場合は、正孔輸送層4は正孔注入層3と発光層5の間に形成される。
 正孔輸送層4の膜厚は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上で、通常300nm以下、好ましくは100nm以下である。
 正孔輸送層4の形成方法は、真空蒸着法でも、湿式成膜法でもよい。成膜性が優れる点では、湿式成膜法により形成することが好ましい。
 正孔輸送層4は、通常、正孔輸送層4となる正孔輸送性化合物を含有する。正孔輸送層4に含まれる正孔輸送性化合物としては、特に、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニルで代表される、2個以上の3級アミンを含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジアミン(特開平5-234681号公報)、4,4’,4''-トリス(1-ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミン化合物(J.Lumin.,72-74巻、985頁、1997年)、トリフェニルアミンの四量体から成る芳香族アミン化合物(Chem.Commun.,2175頁、1996年)、2,2’,7,7’-テトラキス-(ジフェニルアミノ)-9,9’-スピロビフルオレン等のスピロ化合物(Synth.Metals,91巻、209頁、1997年)、4,4’-N,N’-ジカルバゾールビフェニルなどのカルバゾール誘導体などが挙げられる。ポリビニルカルバゾール、ポリビニルトリフェニルアミン(特開平7-53953号公報)、テトラフェニルベンジジンを含有するポリアリーレンエーテルサルホン(Polym.Adv.Tech.,7巻、33頁、1996年)等も好ましく使用できる。
(湿式成膜法による正孔輸送層4の形成)
 湿式成膜法で正孔輸送層4を形成する場合は、通常、上述の正孔注入層3を湿式成膜法で形成する場合と同様にして、正孔注入層形成用組成物の代わりに正孔輸送層形成用組成物を用いて形成させる。
 湿式成膜法で正孔輸送層4を形成する場合は、通常、正孔輸送層形成用組成物は、更に溶剤を含有する。正孔輸送層形成用組成物に用いる溶剤は、上述の正孔注入層形成用組成物で用いる溶剤と同様の溶剤を使用することができる。
 正孔輸送層形成用組成物中の正孔輸送性化合物の濃度は、正孔注入層形成用組成物中の正孔輸送性化合物の濃度と同様の範囲とすることができる。
 正孔輸送層4の湿式成膜法による形成は、前述の正孔注入層3の成膜法と同様に行うことができる。
(真空蒸着法による正孔輸送層4の形成)
 真空蒸着法で正孔輸送層4を形成する場合も、通常、上述の正孔注入層3を真空蒸着法で形成する場合と同様にして、正孔注入層3の構成材料の代わりに正孔輸送層4の構成材料を用いて形成させることができる。蒸着時の真空度、蒸着速度及び温度などの成膜条件などは、正孔注入層3の真空蒸着時と同様の条件で成膜することができる。
<発光層5>
 発光層5は、一対の電極間に電界が与えられた時に、陽極2から注入される正孔と陰極9から注入される電子が再結合することにより励起され、発光する機能を担う層である。
 発光層5は、陽極2と陰極9の間に形成される層である。発光層5は、陽極2の上に正孔注入層3がある場合は、正孔注入層3と陰極9の間に形成され、陽極2の上に正孔輸送層4がある場合は、正孔輸送層4と陰極9との間に形成される。
 発光層5の膜厚は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、膜に欠陥が生じ難い点では厚い方が好ましく、一方、薄い方が低駆動電圧としやすい点で好ましい。発光層5の膜厚は、3nm以上が好ましく、5nm以上が更に好ましく、通常200nm以下が好ましく、100nm以下が更に好ましい。
 発光層5は、少なくとも、発光の性質を有する材料(発光材料)を含有するとともに、好ましくは、電荷輸送性を有する材料(電荷輸送性材料)を含有する。発光材料としては、いずれかの発光層に、本発明のイリジウム錯体化合物が含まれていればよく、適宜他の発光材料を用いてもよい。以下、本発明のイリジウム錯体化合物以外の他の発光材料について詳述する。
(発光材料)
 発光材料は、所望の発光波長で発光し、本発明の効果を損なわない限り特に制限はなく、公知の発光材料を適用可能である。発光材料は、蛍光発光材料でも、燐光発光材料でもよいが、発光効率が良好である材料が好ましく、内部量子効率の観点から燐光発光材料が好ましい。
 蛍光発光材料としては、例えば、以下の材料が挙げられる。
 青色発光を与える蛍光発光材料(青色蛍光発光材料)としては、例えば、ナフタレン、ペリレン、ピレン、アントラセン、クマリン、クリセン、p-ビス(2-フェニルエテニル)ベンゼン及びそれらの誘導体等が挙げられる。
 緑色発光を与える蛍光発光材料(緑色蛍光発光材料)としては、例えば、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、Al(CNO)などのアルミニウム錯体等が挙げられる。
 黄色発光を与える蛍光発光材料(黄色蛍光発光材料)としては、例えば、ルブレン、ペリミドン誘導体等が挙げられる。
 赤色発光を与える蛍光発光材料(赤色蛍光発光材料)としては、例えば、DCM(4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran)系化合物、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、アザベンゾチオキサンテン等が挙げられる。
 燐光発光材料としては、例えば、長周期型周期表(以下、特に断り書きの無い限り「周期表」という場合には、長周期型周期表を指すものとする。)の第7~11族から選ばれる金属を含む有機金属錯体等が挙げられる。周期表の第7~11族から選ばれる金属として、好ましくは、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、金等が挙げられる。
 有機金属錯体の配位子としては、(ヘテロ)アリールピリジン配位子、(ヘテロ)アリールピラゾール配位子などの(ヘテロ)アリール基とピリジン、ピラゾール、フェナントロリンなどが連結した配位子が好ましく、特にフェニルピリジン配位子、フェニルピラゾール配位子が好ましい。ここで、(ヘテロ)アリールとは、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
 好ましい燐光発光材料として、具体的には、トリス(2-フェニルピリジン)イリジウム、トリス(2-フェニルピリジン)ルテニウム、トリス(2-フェニルピリジン)パラジウム、ビス(2-フェニルピリジン)白金、トリス(2-フェニルピリジン)オスミウム、トリス(2-フェニルピリジン)レニウム等のフェニルピリジン錯体及びオクタエチル白金ポルフィリン、オクタフェニル白金ポルフィリン、オクタエチルパラジウムポルフィリン、オクタフェニルパラジウムポルフィリン等のポルフィリン錯体等が挙げられる。
 高分子系の発光材料としては、ポリ(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(4,4’-(N-(4-sec-ブチルフェニル))ジフェニルアミン)]、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(1,4-ベンゾ-2{2,1’-3}-トリアゾール)]などのポリフルオレン系材料、ポリ[2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン]などのポリフェニレンビニレン系材料が挙げられる。
(電荷輸送性材料)
 電荷輸送性材料は、正電荷(正孔)又は負電荷(電子)輸送性を有する材料であり、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、公知の材料を適用可能である。
 電荷輸送性材料は、従来、有機電界発光素子の発光層5に用いられている化合物等を用いることができ、特に、発光層5のホスト材料として使用されている化合物が好ましい。
 電荷輸送性材料としては、具体的には、芳香族アミン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、オリゴチオフェン系化合物、ポリチオフェン系化合物、ベンジルフェニル系化合物、フルオレン基で3級アミンを連結した化合物、ヒドラゾン系化合物、シラザン系化合物、シラナミン系化合物、ホスファミン系化合物、キナクリドン系化合物等の正孔注入層3の正孔輸送性化合物として例示した化合物等が挙げられる他、アントラセン系化合物、ピレン系化合物、カルバゾール系化合物、ピリジン系化合物、フェナントロリン系化合物、オキサジアゾール系化合物、シロール系化合物等の電子輸送性化合物等が挙げられる。
 電荷輸送性材料としては、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニルで代表される2個以上の3級アミンを含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジアミン(特開平5-234681号公報)、4,4’,4''-トリス(1-ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミン系化合物(J.Lumin.,72-74巻、985頁、1997年)、トリフェニルアミンの四量体から成る芳香族アミン系化合物(Chem.Commun.,2175頁、1996年)、2,2’,7,7’-テトラキス-(ジフェニルアミノ)-9,9’-スピロビフルオレン等のフルオレン系化合物(Synth.Metals,91巻、209頁、1997年)、4,4’-N,N’-ジカルバゾールビフェニルなどのカルバゾール系化合物等の正孔輸送層4の正孔輸送性化合物として例示した化合物等も好ましく用いることができる。その他、2-(4-ビフェニリル)-5-(p-ターシャルブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(tBu-PBD)、2,5-ビス(1-ナフチル)-1,3,4-オキサジアゾール(BND)などのオキサジアゾール系化合物、2,5-ビス(6’-(2’,2”-ビピリジル))-1,1-ジメチル-3,4-ジフェニルシロール(PyPySPyPy)等のシロール系化合物、バソフェナントロリン(BPhen)、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP、バソクプロイン)などのフェナントロリン系化合物等も挙げられる。
(湿式成膜法による発光層5の形成)
 発光層5の形成方法は、真空蒸着法でも、湿式成膜法でもよいが、成膜性に優れることから、湿式成膜法が好ましい。
 湿式成膜法により発光層5を形成する場合は、通常、上述の正孔注入層3を湿式成膜法で形成する場合と同様にして、正孔注入層形成用組成物の代わりに、発光層5となる材料を可溶な溶剤(発光層用溶剤)と混合して調製した発光層形成用組成物を用いて形成させる。本発明においては、この発光層形成用組成物として、本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物を用いることが好ましい。
 溶剤としては、例えば、正孔注入層3の形成について挙げたエーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、アミド系溶剤の他、アルカン系溶剤、ハロゲン化芳香族炭化水系溶剤、脂肪族アルコール系溶剤、脂環族アルコール系溶剤、脂肪族ケトン系溶剤及び脂環族ケトン系溶剤などが挙げられる。用いる溶剤は、本発明のイリジウム錯体化合物含有組成物の溶剤としても例示した通りである。以下に溶剤の具体例を挙げるが、本発明の効果を損なわない限り、これらに限定されるものではない。
 例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテルアセタート(PGMEA)等の脂肪族エーテル系溶剤;1,2-ジメトキシベンゼン、1,3-ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2-メトキシトルエン、3-メトキシトルエン、4-メトキシトルエン、2,3-ジメチルアニソール、2,4-ジメチルアニソール、ジフェニルエーテル等の芳香族エーテル系溶剤;酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸n-ブチル等の芳香族エステル系溶剤;トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、テトラリン、3-イソプロピルビフェニル、1,2,3,4-テトラメチルベンゼン、1,4-ジイソプロピルベンゼン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤;n-デカン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、ビシクロヘキサン等のアルカン系溶剤;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素系溶剤;ブタノール、ヘキサノール等の脂肪族アルコール系溶剤;シクロヘキサノール、シクロオクタノール等の脂環族アルコール系溶剤;メチルエチルケトン、ジブチルケトン等の脂肪族ケトン系溶剤;シクロヘキサノン、シクロオクタノン、フェンコン等の脂環族ケトン系溶剤等が挙げられる。これらのうち、アルカン系溶剤及び芳香族炭化水素系溶剤が特に好ましい。
 より均一な膜を得るためには、成膜直後の液膜から溶剤が適当な速度で蒸発することが好ましい。このため、用いる溶剤の沸点は、前述の通り、通常80℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上で、通常270℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは沸点230℃以下である。
 溶剤の使用量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、発光層形成用組成物、即ちイリジウム錯体化合物含有組成物中の合計含有量は、低粘性なために成膜作業が行いやすい点で多い方が好ましく、厚膜で成膜しやすい点では低い方が好ましい。前述の通り、溶剤の含有量は、イリジウム錯体化合物含有組成物において好ましくは1質量%以上、より好ましくは10質量%以上、特に好ましくは50質量%以上で、好ましくは99.99質量%以下、より好ましくは99.9質量%以下、特に好ましくは99質量%以下である。
 湿式成膜後の溶剤除去方法としては、加熱又は減圧を用いることができる。加熱方法において使用する加熱手段としては、膜全体に均等に熱を与えることから、クリーンオーブン、ホットプレートが好ましい。
 加熱工程における加熱温度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、乾燥時間を短くする点では温度が高いほうが好ましく、材料へのダメージが少ない点では低い方が好ましい。加温温度の上限は通常250℃以下、好ましくは200℃以下、さらに好ましくは150℃以下である。加温温度の下限は通常30℃以上、好ましくは50℃以上、さらに好ましくは80℃以上である。加熱温度が上記上限を超える温度は、通常用いられる電荷輸送材料又は燐光発光材料の耐熱性より高く、分解や結晶化する可能性があり好ましくない。上記下限未満では溶剤の除去に長時間を要するため、好ましくない。加熱工程における加熱時間は、発光層形成用組成物中の溶剤の沸点や蒸気圧、材料の耐熱性、および加熱条件によって適切に決定される。
(真空蒸着法による発光層5の形成)
 真空蒸着法により発光層5を形成する場合には、通常、発光層5の構成材料(前述の発光材料、電荷輸送性化合物等)の1種類又は2種類以上を真空容器内に設置された坩堝に入れ(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々を別々の坩堝に入れ)、真空容器内を真空ポンプで10-4Pa程度まで排気した後、坩堝を加熱して(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々の坩堝を加熱して)、坩堝内の材料の蒸発量を制御しながら蒸発させ(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々独立に蒸発量を制御しながら蒸発させ)、坩堝に向き合って置かれた正孔注入層3又は正孔輸送層4の上に発光層5を形成させる。2種類以上の材料を用いる場合は、それらの混合物を坩堝に入れ、加熱、蒸発させて発光層5を形成することもできる。
 蒸着時の真空度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.1×10-6Torr(0.13×10-4Pa)以上、9.0×10-6Torr(12.0×10-4Pa)以下である。蒸着速度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.1Å/秒以上、5.0Å/秒以下である。蒸着時の成膜温度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、好ましくは10℃以上、50℃以下で行われる。
<正孔阻止層6>
 発光層5と後述の電子注入層8との間に、正孔阻止層6を設けてもよい。正孔阻止層6は、発光層5の上に、発光層5の陰極9側の界面に接するように積層される層である。
 正孔阻止層6は、陽極2から移動してくる正孔を陰極9に到達するのを阻止する役割と、陰極9から注入された電子を効率よく発光層5の方向に輸送する役割とを有する。正孔阻止層6を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いこと、エネルギーギャップ(HOMO、LUMOの差)が大きいこと、励起三重項準位(T1)が高いことが挙げられる。
 このような条件を満たす正孔阻止層6の材料としては、例えば、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(フェノラト)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(トリフェニルシラノラト)アルミニウム等の混合配位子錯体、ビス(2-メチル-8-キノラト)アルミニウム-μ-オキソ-ビス-(2-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム二核金属錯体等の金属錯体、ジスチリルビフェニル誘導体等のスチリル化合物(特開平11-242996号公報)、3-(4-ビフェニルイル)-4-フェニル-5(4-tert-ブチルフェニル)-1,2,4-トリアゾール等のトリアゾール誘導体(特開平7-41759号公報)、バソクプロイン等のフェナントロリン誘導体(特開平10-79297号公報)などが挙げられる。国際公開第2005/022962号に記載の2,4,6位が置換されたピリジン環を少なくとも1個有する化合物も、正孔阻止層6の材料として好ましい。
 正孔阻止層6の形成方法に制限はなく、前述の発光層5の形成方法と同様にして形成することができる。
 正孔阻止層6の膜厚は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.3nm以上、好ましくは0.5nm以上で、通常100nm以下、好ましくは50nm以下である。
<電子輸送層7>
 電子輸送層7は素子の電流効率をさらに向上させることを目的として、発光層5又は正孔素子層6と電子注入層8との間に設けられる。
 電子輸送層7は、電界を与えられた電極間において陰極9から注入された電子を効率よく発光層5の方向に輸送することができる化合物より形成される。電子輸送層7に用いられる電子輸送性化合物としては、陰極9又は電子注入層8からの電子注入効率が高く、かつ、高い電子移動度を有し注入された電子を効率よく輸送することができる化合物であることが必要である。
 このような条件を満たす電子輸送性化合物としては、例えば、8-ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体(特開昭59-194393号公報)、10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリンの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、シロール誘導体、3-ヒドロキシフラボン金属錯体、5-ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズオキサゾール金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスベンズイミダゾリルベンゼン(米国特許第5645948号明細書)、キノキサリン化合物(特開平6-207169号公報)、フェナントロリン誘導体(特開平5-331459号公報)、2-t-ブチル-9,10-N,N’-ジシアノアントラキノンジイミン、n型水素化非晶質炭化シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレン化亜鉛などが挙げられる。
 電子輸送層7の膜厚は、通常1nm以上、好ましくは5nm以上で、通常300nm以下、好ましくは100nm以下である。
 電子輸送層7は、発光層5と同様にして湿式成膜法、或いは真空蒸着法により発光層5又は正孔阻止層6上に積層することにより形成される。通常は、真空蒸着法が用いられる。
<電子注入層8>
 電子注入層8は、陰極9から注入された電子を効率よく、電子輸送層7又は発光層5へ注入する役割を果たす。
 電子注入を効率よく行うには、電子注入層8を形成する材料は、仕事関数の低い金属が好ましい。例としては、ナトリウムやセシウム等のアルカリ金属、バリウムやカルシウムなどのアルカリ土類金属等が用いられる。
 電子注入層8の膜厚は、0.1~5nmが好ましい。
 陰極9と電子輸送層7との界面に電子注入層8として、LiF、MgF、LiO、CsCO等の極薄絶縁膜(膜厚0.1~5nm程度)を挿入することも、素子の効率を向上させる有効な方法である(Appl.Phys.Lett.,70巻,152頁,1997年;特開平10-74586号公報;IEEETrans.Electron.Devices,44巻,1245頁,1997年;SID 04 Digest,154頁)。
 さらに、バソフェナントロリン等の含窒素複素環化合物や8-ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体に代表される有機電子輸送材料に、ナトリウム、カリウム、セシウム、リチウム、ルビジウム等のアルカリ金属をドープする(特開平10-270171号公報、特開2002-100478号公報、特開2002-100482号公報などに記載)ことにより、電子注入・輸送性が向上し優れた膜質を両立させることが可能となるため好ましい。この場合の膜厚は通常5nm以上、好ましくは10nm以上で、通常200nm以下、好ましくは100nm以下である。
 電子注入層8は、発光層5と同様にして湿式成膜法或いは真空蒸着法により、発光層5或いはその上の正孔阻止層6又は電子輸送層7上に積層することにより形成される。
 湿式成膜法の場合の詳細は、前述の発光層5の場合と同様である。
<陰極9>
 陰極9は、発光層5側の層(電子注入層8又は発光層5など)に電子を注入する役割を果たす。陰極9の材料としては、前記の陽極2に使用される材料を用いることが可能であるが、効率よく電子注入を行なう上では、仕事関数の低い金属を用いることが好ましく、例えば、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の金属又はそれらの合金などが用いられる。陰極9の材料としては、例えば、マグネシウム-銀合金、マグネシウム-インジウム合金、アルミニウム-リチウム合金等の低仕事関数の合金電極などが挙げられる。
 素子の安定性の点では、陰極9の上に、仕事関数が高く、大気に対して安定な金属層を積層して、低仕事関数の金属からなる陰極9を保護するのが好ましい。積層する金属としては、例えば、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が挙げられる。
 陰極の膜厚は通常、陽極2と同様である。
<その他の構成層>
 以上、図1に示す層構成の素子を中心に説明したが、本発明の有機電界発光素子における陽極2及び陰極9と発光層5との間には、その性能を損なわない限り、上記説明にある層の他にも、任意の層を有していてもよく、また発光層5以外の任意の層を省略してもよい。
 例えば、正孔阻止層8と同様の目的で、正孔輸送層4と発光層5の間に電子阻止層を設けることも効果的である。電子阻止層は、発光層5から移動してくる電子が正孔輸送層4に到達することを阻止することで、発光層5内で正孔との再結合確率を増やし、生成した励起子を発光層5内に閉じこめる役割と、正孔輸送層4から注入された正孔を効率よく発光層5の方向に輸送する役割がある。
 電子阻止層に求められる特性としては、正孔輸送性が高く、エネルギーギャップ(HOMO、LUMOの差)が大きいこと、励起三重項準位(T1)が高いことが挙げられる。発光層5を湿式成膜法で形成する場合、電子阻止層も湿式成膜法で形成することが、素子製造が容易となるため、好ましい。
 このため、電子阻止層も湿式成膜適合性を有することが好ましく、このような電子阻止層に用いられる材料としては、F8-TFBに代表されるジオクチルフルオレンとトリフェニルアミンの共重合体(国際公開第2004/084260号)等が挙げられる。
 図1とは逆の構造、即ち、基板1上に陰極9、電子注入層8、電子輸送層7、正孔阻止層6、発光層5、正孔輸送層4、正孔注入層3、陽極2の順に積層することも可能である。少なくとも一方が透明性の高い2枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設けることも可能である。
 図1に示す層構成を複数段重ねた構造(発光ユニットを複数積層させた構造)とすることも可能である。その際には段間(発光ユニット間)の界面層(陽極がITO、陰極がAlの場合はその2層)の代わりに、例えばV等を電荷発生層として用いると段間の障壁が少なくなり、発光効率・駆動電圧の観点からより好ましい。
 本発明は、有機電界発光素子が、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX-Yマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。
[表示装置及び照明装置]
 本発明の表示装置及び照明装置は、本発明の有機電界発光素子を用いたものである。本発明の表示装置及び照明装置の形式や構造については特に制限はなく、本発明の有機電界発光素子を用いて常法に従って組み立てることができる。
 例えば、「有機ELディスプレイ」(オーム社、平成16年8月20日発刊、時任静士、安達千波矢、村田英幸著)に記載されているような方法で、本発明の表示装置および照明装置を形成することができる。
 以下、実施例を示して本発明について更に具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明はその要旨を逸脱しない限り任意に変更して実施できる。
 以下の合成例において、反応はすべて窒素気流下で実施した。反応で用いる溶媒や溶液は、窒素バブリングなどの適切な方法で脱気したものを使用した。
[イリジウム錯体化合物の合成]
<合成例1:化合物1の合成>
<反応1>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 1Lナスフラスコに、p-クミルフェノール50.1g、乾燥ジクロロメタン400mL、トリエチルアミン40mLを入れ、氷塩浴に浸し10分間撹拌した。その後、トリフルオロメタンスルホン酸無水物66.7gの乾燥ジクロロメタン100mL溶液を25分間かけて滴下した。室温で1時間撹拌した後、炭酸カリウム34gを水300mLに溶解した溶液を加え、水相を除去し、油相をさらに水500mLで洗浄した。油相を硫酸マグネシウムで乾燥後、ろ過した溶液を減圧下溶媒を除去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル700mL、ジクロロメタン/ヘキサン=1/9)で精製することにより、トリフルオロメタンスルホン酸p-クミルフェニルを無色油状物質として70.3g得た。
<反応2>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 1Lナスフラスコに、トリフルオロメタンスルホン酸p-クミルフェニル 70.3g、ビス(ピナコラト)ジボロン59.4g、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリドジクロロメタン付加物5.0g、酢酸カリウム100.0g、ジメチルスルホキシド580mLを加え、90℃のオイルバスで3時間撹拌した。室温まで冷却した後、水1Lおよびジクロロメタン0.4Lを加えて分液し、水相をさらにジクロロメタン50mLで抽出した。油相を合一し、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下溶媒を除去して得た残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル900mL、ジクロロメタン/ヘキサン=3/7~5/5)で精製することにより、p-クミルフェニルボロン酸ピナコールエステルを白色固体として62.1g得た。
<反応3>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 500mLナスフラスコに、p-クミルフェニルボロン酸ピナコールエステル14.5g、3-ヨード-1-ブロモベンゼン14.1g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)1.23g、2M-リン酸三カリウム23.6g、水50mL、エタノール50mLおよびトルエン100mLを加え、105℃のオイルバスで3時間撹拌した。水相を除去し溶媒を減圧除去して得た残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル700mL、ジクロロメタン/ヘキサン=5/95)で精製することにより、3-ブロモ-4’-α-クミル-1,1’-ビフェニルを無色油状として12.9g得た。
<反応4>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 1Lナスフラスコに、3-ブロモ-4’-α-クミル-1,1’-ビフェニル12.9g、ビス(ピナコラト)ジボロン10.7g、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリドジクロロメタン付加物0.92g、酢酸カリウム18.4g、ジメチルスルホキシド100mLを加え、85℃のオイルバスで3時間撹拌した。室温まで冷却した後、水500mLおよびジクロロメタン100mLを加えて分液し、水相をさらにジクロロメタン50mLで2回抽出した。油相を合一し、硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下溶媒を除去して得た残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル900mL、ジクロロメタン/ヘキサン=4/6~6/4)で精製することにより、4’-α-クミル-1,1’-ビフェニル-3-イルボロン酸ピナコールエステルを薄緑色固体として12.0g得た。
<反応5>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 1Lナスフラスコに、特許文献1に記載の方法により合成した3-ブロモ-3’-(2-ピリジル)-1,1’-ビフェニル8.6g、4’-α-クミル-1,1’-ビフェニル-3-イルボロン酸ピナコールエステル12.2g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.88g、2M-リン酸三カリウム65mL、エタノール65mLおよびトルエン200mLを加え、100℃のオイルバスで3時間撹拌した。水相を除去し溶媒を減圧除去して得た残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル700mL、酢酸エチル/ヘキサン=1/9~2/8)で精製することにより、配位子1を無色アモルファスとして12.6g得た。
<反応6>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 側管付きジムロートを備えた100mLのナスフラスコに、配位子18.1g、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)(フルヤ金属社製)2.0g、グリセリン10gを加え、180℃のオイルバスに浸した。撹拌しながら1時間かけてオイルバス温度を230℃に昇温し、5時間撹拌した後235℃に昇温し、さらに2時間撹拌した。室温まで冷却後、残渣を水50mLとジクロロメタン100mLで分液洗浄し、油相を減圧下溶媒除去して残った固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩基性ゲル600mL、ジクロロメタン/ヘキサン=1/1)で精製したところ、化合物1を黄色固体として3.0g得た。
<合成例2:化合物2の合成>
<反応7>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 2つの1Lナスフラスコにそれぞれ、4’-α-クミル-1,1’-ビフェニル-3-イルボロン酸ピナコールエステル38g、3-ブロモ-3’-ヨード-1,1’-ビフェニル38g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)2.6g、2M-リン酸三カリウム34g、水120mL、エタノール125mLおよびトルエン250mLを加え、105℃のオイルバスで3時間撹拌した。テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)1.2gをそれぞれに追加し、オイルバス温度を115℃としてさらに3時間撹拌した。室温まで冷却後、水相を除去し油相を合一して、その溶媒を減圧除去して得た残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル1.5L、ジクロロメタン/ヘキサン=1/9~2/8)で精製することにより、3-ブロモ-4’’’-クミル-1,3’:1’、3’’:1’’:3’’’-クアテルベンゼンを無色油状として83.4g得た。
<反応8>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 1Lナスフラスコに、特許文献1に記載の方法により合成した3-(2-ピリジル)フェニルボロン酸ピナコールエステル26.3g、3-ブロモ-4’’’-クミル-1,3’:1’、3’’:1’’:3’’’-クアテルベンゼン51.8g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)2.16g、2M-リン酸三カリウム115mL、エタノール150mLおよびトルエン300mLを加え、100℃のオイルバスで4時間撹拌した。水相を除去し溶媒を減圧除去して得た残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル600mL、ジクロロメタン/ヘキサン=1/1、その後酢酸エチル/ヘキサン=2/8)で精製することにより、配位子2を無色アモルファスとして49.5g得た。
<反応9>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 側管付きジムロートを備えた100mLナスフラスコに、配位子212.6g、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)(フルヤ金属社製)2.7g、グリセリン13.5gおよびフェニルシクロヘキサン0.5mLを加え、180℃のオイルバスに浸した。撹拌しながら1時間かけてオイルバス温度を220℃に昇温し、引き続き5.5時間かけて235℃まで昇温し、2.5時間撹拌した。室温まで冷却後、残渣を水50mLで洗浄し、残った固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル600mL、ジクロロメタン/ヘキサン=1/1~5/1)で精製したところ、化合物2を黄色固体として4.2g得た。
<合成例3:化合物3の合成>
<反応10>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 1Lナスフラスコに、2-(3-ブロモフェニル)-5-フェニルピリジン41.5g、ビス(ピナコラト)ジボロン39.4g、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリドジクロロメタン付加物3.4g、酢酸カリウム67g、ジメチルスルホキシド350mLを加え、90℃のオイルバスで3時間撹拌した。室温まで冷却した後、水1.2Lおよびジクロロメタン500mLを加えて分液し、水相をさらにジクロロメタン100mLで抽出した。油相を合一し、減圧下溶媒を除去して得た残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル750mL、酢酸エチル/ヘキサン=15/85~2/8)で精製することにより、3-(5-フェニルピリジン-2-イル)フェニルボロン酸ピナコールエステルを白色固体として43.4g得た。
<反応11>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 1Lナスフラスコに、3-(5-フェニルピリジン-2-イル)フェニルボロン酸ピナコールエステル12.1g、3-ブロモ-3’-ヨード-1,1’-ビフェニル13.4g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)1.20g、2M-リン酸三カリウム50mL、エタノール50mLおよびトルエン100mLを加え、105℃のオイルバスで6.5時間撹拌した。水相を除去し溶媒を減圧除去して得た残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル650mL、ジクロロメタン/ヘキサン=1/1~6/4)で精製することにより、(3’’-ブロモ-1,1’:3’,1’’テルフェニル-3-イル)-5-フェニルピリジンを無色アモルファスとして12.3g得た。
<反応12>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 1Lナスフラスコに、(3’’-ブロモ-1,1’:3’,1’’テルフェニル-3-イル)-5-フェニルピリジン5.9g、p-クミルフェニルボロン酸ピナコールエステル4.3g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.38g、2M-リン酸三カリウム20mL、エタノール20mLおよびトルエン50mLを加え、105℃のオイルバスで4時間撹拌した。水相を除去し溶媒を減圧除去して得た残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル700mL、ジクロロメタン/ヘキサン=1/1~6/4)で精製することにより、配位子3をクリーム色アモルファスとして5.6g得た。
<反応13>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 側管付きジムロートを備えた100mLナスフラスコに、配位子35.6g、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)(フルヤ金属社製)1.2g、グリセリン9.0gおよびフェニルシクロヘキサン0.6mLを加え、200℃のオイルバスに浸した。直ちに235℃に昇温し、6.5時間撹拌した。室温まで冷却後、残渣を水50mLで洗浄し、残った固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル1.2L、ジクロロメタン/ヘキサン=3/7~1/1)で精製したところ、化合物3を黄色固体として1.5g得た。
<合成例4:化合物4の合成>
<反応14>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 1Lナスフラスコに、(3’’-ブロモ-1,1’:3’,1’’テルフェニル-3-イル)-5-フェニルピリジン6.2g、4’-α-クミル-1,1’-ビフェニル-3-イルボロン酸ピナコールエステル4.4g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.44g、2M-リン酸三カリウム20mL、エタノール20mLおよびトルエン40mLを加え、105℃のオイルバスで3時間撹拌した。水相を除去し溶媒を減圧除去して得た残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル200mL、ジクロロメタン/ヘキサン=7/3)で精製することにより、配位子4をクリーム色アモルファスとして6.3g得た。
<反応15>
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 側管付きジムロートを備えた100mLナスフラスコに、配位子46.3g、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)(フルヤ金属社製)1.4g、グリセリン7.6gおよびフェニルシクロヘキサン0.4mLを加え、オイルバスに浸し、直ちに235℃に昇温し、7時間撹拌した。室温まで冷却後、残渣を水10mLで洗浄し、残った固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(中性ゲル700mL、ジクロロメタン/ヘキサン=1/1)で精製したところ、化合物4を黄色固体として1.5g得た。
<比較化合物>
 以下の比較化合物1~4は、それぞれ特許文献1に記載の方法を参考にして合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
[溶解性試験]
 シクロヘキシルベンゼンに3質量%となるように化合物1~4、比較化合物1~5をそれぞれ混合し、70℃で溶解するかどうかを観察した。その結果、化合物1~4および比較化合物1~4は溶解したが、比較化合物5は溶解しきらなかった。
[示差走査熱量分析計(DSC)によるガラス転移温度(Tg)の測定]
 装置は株式会社日立ハイテクサイエンスDSC6220を用いた。試料として、溶解性試験の結果がよかった化合物1~4と比較化合物1~4のそれぞれ4mgをAl製液体用試料容器に入れ密封した。その後、窒素50ml/分の雰囲気下、室温から270℃まで10℃/分の昇温速度で1回目を測定した。測定後試料容器を室温下の金属ブロックへ取り出し急冷した。その後2回目の測定を1回目と同様に行った。2回目の測定においてベースラインシフトが観測された場合に、低温側のベースライン外挿基線と、吸熱側へのベースライン変化最大傾斜点の接線との交点温度を読み取り、Tgとした。
 結果を表1に示す。
 表1には、上記溶解性の試験結果も、溶解性の良(○)、否(×)として併記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000049
 表1より、本発明のイリジウム錯体化合物は、優れた溶剤溶解性と耐熱性を兼ね備えていることが分かる。
[実施例5]
 有機電界発光素子を以下の方法で作製した。
 ガラス基板上にインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を50nmの厚さに堆積したもの(三容真空社製、スパッタ成膜品)を通常のフォトリソグラフィー技術と塩酸エッチングを用いて2mm幅のストライプにパターニングして陽極を形成した。ITOをパターン形成した基板を、界面活性剤水溶液による超音波洗浄、超純水による水洗、超純水による超音波洗浄、超純水による水洗の順で洗浄後、圧縮空気で乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。
 正孔注入層形成用組成物として、下記式(P-1)の繰り返し構造を有する正孔輸送性高分子化合物3.0質量%と、酸化剤(HI-1)0.6質量%とを、安息香酸エチルに溶解させた組成物を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 この正孔注入層形成用組成物を、大気中で上記基板上にスピンコートし、大気中、ホットプレートにより240℃で30分乾燥させ、膜厚45nmの均一な薄膜を形成し、正孔注入層とした。
 次に、下記の構造式(HT-1)で表される電荷輸送性高分子化合物を、シクロヘキシルベンゼンに、3.0質量%の濃度で溶解させて正孔輸送層形成用組成物を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 この正孔輸送層形成用組成物を、上記正孔注入層を塗布成膜した基板上に窒素グローブボックス中でスピンコートし、窒素グローブボックス中のホットプレートで230℃にて30分間乾燥させ、膜厚40nmの均一な薄膜を形成し、正孔輸送層とした。
 引続き、発光層の材料として、下記の構造式(H-1)25質量部、(H-2)25質量部、及び(H-3)50質量部をホスト材料として、さらに合成例1で合成した化合物1である下記の構造式(D-1)30質量部を発光材料として用い、シクロヘキシルベンゼンに溶解させて、固形分濃度7.8質量%の発光層形成用組成物を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 この発光層形成用組成物を、上記正孔輸送層を塗布成膜した基板上に窒素グローブボックス中でスピンコートし、窒素グローブボックス中のホットプレートで120℃にて20分間乾燥させ、膜厚80nmの均一な薄膜を形成し、発光層とした。発光材料(D-1)のガラス転移点温度は表1に示す通り173℃である。
 発光層までを成膜した基板を真空蒸着装置に設置し、装置内を2×10-4Pa以下になるまで排気した。
 次に、下記の構造式(HB-1)および8-ヒドロキシキノリノラトリチウムを2:3の膜厚比で、発光層上に真空蒸着法にて1Å/秒の速度で共蒸着し、膜厚30nmの正孔阻止層を形成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 続いて、陰極蒸着用のマスクとして2mm幅のストライプ状シャドーマスクを、陽極のITOストライプとは直交するように基板に密着させて、別の真空蒸着装置内に設置した。そしで陰極として、アルミニウムをモリブデンボートにより加熱して、蒸着速度1~8.6Å/秒で膜厚80nmのアルミニウム層を形成して陰極を形成した。
 以上の様にして、2mm×2mmのサイズの発光面積部分を有する有機電界発光素子が得られた。
[比較例6]
 発光材料を(D-1)から、比較化合物2である下記構造式(D-2)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。発光材料(D-2)のガラス転移点温度は表1に示す通り57℃である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
[比較例7]
 発光材料を(D-1)から下記構造式(D-3)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。発光材料(D-3)のガラス転移点温度は156℃である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
[素子の評価]
 実施例5、比較例6及び比較例7で得られた素子を、輝度1000cd/mで発光させたときの電流発光効率(cd/A)を初期電流発光効率とした。その後、素子を120℃の恒温槽に31時間保管後、再度輝度1000cd/mで発光させたときの電流発光効率(cd/A)を後期電流発光効率とした。
 これらの値から下記式によりΔ電流発光効率(%)を算出した。
 Δ電流発光効率(%)={(後期電流発光効率-初期電流発光効率)/初期電流発光効率}×100
 実施例5、比較例6および比較例7で作製した素子の、Δ電流発光効率を下記表2に記載する。表2の結果に表す如く、発光材料として本発明のイリジウム錯体化合物である(D-1)を用いて作製した有機電界発光素子は120℃で保管後も電流発光効率が低下せず、耐熱性が高いことが分かる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000056
 以上の結果より、本発明のイリジウム錯体化合物は、優れた溶剤溶解性と耐熱性を兼ね備え、本発明のイリジウム錯体化合物を用いた有機EL素子は、高温下の駆動特性が損なわれることがなく、車載用有機ELディスプレイの発光材料として好適に用いることができることが分かる。
 本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
 本出願は、2019年5月15日付で出願された日本特許出願2019-092237に基づいており、その全体が引用により援用される。
 1 基板
 2 陽極
 3 正孔注入層
 4 正孔輸送層
 5 発光層
 6 正孔阻止層
 7 電子輸送層
 8 電子注入層
 9 陰極
 10 有機電界発光素子

Claims (15)

  1.  下記式(1)で表されるイリジウム錯体化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     式(1)において、Irはイリジウム原子を表す。
     環Cyは炭素原子CおよびCを含む、単環もしくは縮合環の芳香環または単環もしくは縮合環の複素芳香環を表す。
     環Cyは炭素原子Cおよび窒素原子N1を含む、単環もしくは縮合環の複素芳香環を表す。
     RおよびRは、それぞれ水素原子又は置換基を表す。
     aは、環Cyに置換し得る最大数を上限とする0以上の整数である。
     bは、環Cyに置換し得る最大数を上限とする0以上の整数である。
     RおよびRがそれぞれ複数個ある場合は、それぞれ独立であり、同一であっても異なっていてもよい。
     ただし、RおよびRのうちの少なくとも1つは、下記式(2)で表される置換基であるか、あるいは下記式(2)で表される置換基でさらに置換されている置換基である。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     式(2)において、破線は結合手である。
     環Cy、環Cyおよび環Cyはそれぞれ芳香環、または複素芳香環を表す。
     R~Rはそれぞれ水素原子又は置換基を表す。
     x、y、zは、それぞれ環Cy、環Cyおよび環Cyに置換しうる最大数を上限とする0以上の整数である。
     2個のR、およびR~Rがそれぞれ複数個ある場合は、それぞれ独立であり、同一であっても異なっていてもよい。
  2.  前記式(2)で表される置換基が、下記式(3)で表される置換基である請求項1に記載のイリジウム錯体化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     式(3)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。nは0~10の整数である。
  3.  前記式(2)で表される置換基が、下記式(4)で表される置換基である請求項1に記載のイリジウム錯体化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     式(4)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。
  4.  前記式(2)で表される置換基が、下記式(2A)で表される置換基である請求項1に記載のイリジウム錯体化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     式(2A)において、環Cy、R、R、R、R、xは前記式(2)におけると同義である。
  5.  前記式(2)で表される置換基が、下記式(3A)で表される置換基である請求項1に記載のイリジウム錯体化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
     式(3)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。nは0~10の整数である。
  6.  前記式(2)で表される置換基が、下記式(4A)で表される置換基である請求項1に記載のイリジウム錯体化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
     式(4A)において、R~Rは前記式(2)におけると同義である。
  7.  前記式(2)におけるCyが下記式(5)で表される部分構造を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載のイリジウム錯体化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
     式(5)において、Rは前記式(2)におけると同義である。「*」は結合位置を表す。
  8.  環Cyがベンゼン環である請求項1~7のいずれか1項に記載のイリジウム錯体化合物。
  9.  環Cyがピリジン環である請求項1~8のいずれか1項に記載のイリジウム錯体化合物。
  10.  R~Rが、水素原子又は以下の置換基群Wから選ばれるものである、請求項1~9のいずれか1項に記載のイリジウム錯体化合物。
    [置換基群W]
     D、F、Cl、Br、I、-N(R’)、-CN、-NO、-OH、-COOR’、-C(=O)R’、-C(=O)NR’、-P(=O)(R’)、-S(=O)R’、-S(=O)R’、-OSOR’、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキルチオ基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルケニル基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキニル基、炭素数5以上60以下の芳香族基、炭素数5以上60以下の複素芳香族基、炭素数5以上40以下のアリールオキシ基、炭素数5以上40以下のアリールチオ基、炭素数5以上60以下のアラルキル基、炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基、炭素数10以上40以下のジアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のアリールヘテロアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のジヘテロアリールアミノ基。
     該アルキル基、該アルコキシ基、該アルキルチオ基、該アルケニル基、該アルキニル基、該アラルキル基および該ヘテロアラルキル基は、さらに1つ以上のR’で置換されていてもよく、これらの基における1つの-CH-基あるいは2以上の隣接していない-CH-基が、-C(-R’)=C(-R’)-、-C≡C-、-Si(-R’)-、-C(=O)-、-NR’-、-O-、-S-、-CONR’-もしくは2価の芳香族基に置き換えられていてもよく、
     これらの基における一つ以上の水素原子が、D、F、Cl、Br、Iもしくは-CNで置換されていてもよい。
     ここで、2つの隣接するR~Rがそれぞれ水素ラジカルを失い残余のラジカルが互いに結合して、脂肪族または芳香族もしくはヘテロ芳香族の、単環もしくは縮合環を形成してもよい。
     また、該芳香族基、該複素芳香族基、該アリールオキシ基、該アリールチオ基、該ジアリールアミノ基、該アリールヘテロアリールアミノ基および該ジヘテロアリールアミノ基は、さらに1つ以上のR’で置換されていてもよい。
     該R’はそれぞれ独立に、
     H、D、F、Cl、Br、I、-N(R’’)、-CN、-NO、-Si(R’’)、-B(OR’’)、-C(=O)R’’、-P(=O)(R’’)、-S(=O)R’’、-OSOR’’、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルコキシ基、炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキルチオ基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルケニル基、炭素数2以上30以下の、直鎖、分岐もしくは環状アルキニル基、炭素数5以上60以下の芳香族基、炭素数5以上60以下の複素芳香族基、炭素数5以上40以下のアリールオキシ基、炭素数5以上40以下のアリールチオ基、炭素数5以上60以下のアラルキル基、炭素数5以上60以下のヘテロアラルキル基、炭素数10以上40以下のジアリールアミノ基、炭素数10以上40以下のアリールヘテロアリールアミノ基または炭素数10以上40以下のジヘテロアリールアミノ基(該アルキル基、該アルコキシ基、該アルキルチオ基、該アルケニル基、該アルキニル基、該アラルキル基および該ヘテロアラルキル基は、さらに1つ以上のR’’で置換されていてもよく、これらの基における1つのCH基あるいは2以上の隣接していないCH基が、-R’’C=CR’-’、-C≡C-、-Si(R’’)、-C(=O)-、-NR’’-、-O-、-S-、-CONR’’-もしくは2価の芳香族基に置き換えられていてもよく、これらの基における一つ以上の水素原子が、D、F、Cl、Br、IもしくはCNで置換されていてもよい。また、該芳香族基、該複素芳香族基、該アリールオキシ基、該アリールチオ基、該ジアリールアミノ基、該アリールヘテロアリールアミノ基および該ジヘテロアリールアミノ基はさらに1つ以上のR’’で置換されていてもよい。)
    から選ばれる。ここで、2つの隣接するR’がそれぞれ水素ラジカルを失い残余のラジカルが互いに結合して、脂肪族または芳香族もしくはヘテロ芳香族の、単環もしくは縮合環を形成してもよい。
     該R’’はそれぞれ独立に、H、D、F、CN、炭素数1~20の脂肪族炭化水素基、炭素数1~20の芳香族基または炭素数1~20の複素芳香族基から選ばれる。ここで、2つ以上の隣接するR’’が互いに結合して、脂肪族または芳香族もしくはヘテロ芳香族の、単環もしくは縮合環を形成してもよい。
  11.  Rの少なくとも一つが前記式(2)で表される置換基であるか、或いは前記式(2)で表される置換基でさらに置換されている、請求項1~10のいずれか1項に記載のイリジウム錯体化合物。
  12.  請求項1~11のいずれか1項に記載のイリジウム錯体化合物および有機溶剤を含有する組成物。
  13.  請求項1~11のいずれか1項に記載のイリジウム錯体化合物を含む、有機電界発光素子。
  14.  請求項13に記載の有機電界発光素子を有する表示装置。
  15.  請求項13に記載の有機電界発光素子を有する照明装置。
PCT/JP2020/019091 2019-05-15 2020-05-13 イリジウム錯体化合物、該化合物および溶剤を含有する組成物、該化合物を含有する有機電界発光素子、表示装置および照明装置 WO2020230811A1 (ja)

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