JP2013185099A - 有機発光素子ならびにそれに用いる発光材料および化合物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光効率が高い有機発光素子に関する。また、その有機発光素子に用いる発光材料と化合物にも関する。
分子中に複数のチオフェン構造を含む鎖状化合物を用いて形成された有機半導体層の中に、高いキャリア移動度を示すものがあることが知られている。例えば、オリゴチオフェン誘導体や、チエノ[3,2−b]チオフェン構造や、2つのチオフェン構造を−S−で架橋して新たなチオフェン構造を形成したジチエノ[3,2−b:2’、3’−d]チオフェン構造を含む鎖状化合物を用いて形成された有機半導体層の中に高いキャリア移動度を示すものがあることが報告されている(特許文献1〜4参照)。
一方、2つのチオフェン構造を−S−以外で架橋して新たな環状構造を形成した鎖状化合物についてはあまり研究がなされていない。例えば、2つのチオフェン構造をSiにより架橋してSiを含む新たな環状構造を形成した鎖状化合物については、わずかに2,4,4,6−テトラフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロールが検討されている程度である(非特許文献1〜3参照)。また、2つのチオフェン構造をPにより架橋してPを含む新たな環状構造を形成した鎖状化合物については、わずかに2,4,6−トリフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシドが検討されている程度である(非特許文献4および5参照)。さらに、2つのチオフェン構造をGeにより架橋してGeを含む新たな環状構造を形成した鎖状化合物についてはまったく検討例がなく、2つのチオフェン構造を−SO2−により架橋して−SO2−を含む新たな環状構造を形成した鎖状化合物については、わずかに3,5−ジメチル−2,6−ジフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−4,4−ジオキシドが検討されている程度である(非特許文献6および7参照)。
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このように、2つのチオフェン構造を−S−以外で架橋して新たな環状構造を形成した鎖状化合物については、従来わずかな検討がなされているに過ぎない。また、従来の研究において、これらの鎖状化合物の発光材料としての有用性について言及したものはなく、その発光材料としての有用性は未知である。本発明者らはこのような現状を考慮して、2つのチオフェン構造を−S−以外で架橋して新たな環状構造を形成した鎖状化合物について、その有機発光素子の発光材料としての有用性を評価することを目的として検討を進めた。また、発光材料として有用な化合物の一般式を導きだし、発光効率が高い有機発光素子の構造を一般化することも目的として鋭意検討を進めた。
上記の目的を達成するために鋭意検討を進めた結果、本発明者らは、特定の構造を有する化合物が、有機発光素子の発光材料として極めて有用であることを見出した。その結果、本発明者らは、以下の本発明を提供するに至った。
[1] 下記一般式(1)で表される化合物からなる発光材料。
[一般式(1)において、Z1は、Si、Ge、PおよびSからなる群より選択される1つの連結原子を介して連結する連結基を表す(ただし、前記連結基は前記連結原子に他の原子か原子団が結合した構造を有する)。R1、R2、R3およびR4は、各々独立に水素原子または置換基を表す。]
[2] R2およびR4が、各々独立に、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、または置換もしくは無置換のアルキニル基であることを特徴とする[1]に記載の発光材料。
[3] R2およびR4が、各々独立に、置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基であることを特徴とする[1]に記載の発光材料。
[4] R1およびR3が水素原子であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の発光材料。
[5] Z1が、以下のいずれかの構造を有する連結基であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の発光材料。
[上式において、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4およびAr5は、各々独立に置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換の縮環スピロ骨格からなる基を表す。Ar1およびAr2は互いに連結してSi原子とともに環構造を形成していてもよく、Ar3およびAr4は互いに連結してGe原子とともに環構造を形成していてもよい。]
[2] R2およびR4が、各々独立に、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、または置換もしくは無置換のアルキニル基であることを特徴とする[1]に記載の発光材料。
[3] R2およびR4が、各々独立に、置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基であることを特徴とする[1]に記載の発光材料。
[4] R1およびR3が水素原子であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の発光材料。
[5] Z1が、以下のいずれかの構造を有する連結基であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の発光材料。
[6] 下記一般式(2)で表される化合物からなる[1]〜[5]のいずれか1項に記載の発光材料。
[一般式(2)において、Zは、Si、Ge、PおよびSからなる群より選択される1つの連結原子を介して連結する連結基を表す。ただし、前記連結基は前記連結原子に他の原子か原子団が結合した構造を有する。R1およびR3は、各々独立に水素原子または炭素数1〜3の置換基を表す。R11、R12、R13、R14、R15、R21、R22、R23、R24およびR25は、各々独立に水素原子または置換基を表す。]
[7] 下記一般式(11)で表される化合物からなる[1]〜[5]のいずれか1項に記載の発光材料。
[一般式(11)において、Z’は、Si、Ge、PおよびSからなる群より選択される1つの連結原子を介して連結する連結基を表す(ただし、前記連結基は前記連結原子に他の原子か原子団が結合した構造を有する)。R1’およびR3’は、各々独立に水素原子または炭素数1〜3の置換基を表す。R11、R12、R13、R14、R15、R21、R22、R23、R24およびR25は、各々独立に水素原子または置換基を表す。ただし、Z’が−Si(C6H5)2−または−P(=O)(C6H5)−であるとき、R1’およびR3’は、各々独立に置換基を表す。また、Z’が−SO2−であるとき、R1’およびR3’はともに水素原子を表す。]
[8] 上記一般式(11)で表される化合物。
[9] [1]〜[7]のいずれか1項に記載の発光材料を含む発光層を基板上に有することを特徴とする有機発光素子。
[10] 有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする[9]に記載の有機発光素子。
[7] 下記一般式(11)で表される化合物からなる[1]〜[5]のいずれか1項に記載の発光材料。
[8] 上記一般式(11)で表される化合物。
[9] [1]〜[7]のいずれか1項に記載の発光材料を含む発光層を基板上に有することを特徴とする有機発光素子。
[10] 有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする[9]に記載の有機発光素子。
本発明の化合物や発光材料は、発光効率が高いという特徴を有する。このため、本発明の化合物や発光材料は、有機発光素子の発光材料として極めて有用である。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
[一般式(1)で表される化合物]
本発明の発光材料は、下記一般式(1)で表される化合物からなることを特徴とする。また、本発明の有機発光素子は、下記一般式(1)で表される化合物を発光層の発光材料として含むことを特徴とする。そこで、一般式(1)で表される化合物について、まず説明する。
本発明の発光材料は、下記一般式(1)で表される化合物からなることを特徴とする。また、本発明の有機発光素子は、下記一般式(1)で表される化合物を発光層の発光材料として含むことを特徴とする。そこで、一般式(1)で表される化合物について、まず説明する。
一般式(1)において、Z1は、Si、Ge、PおよびSからなる群より選択される1つの連結原子を介して連結する連結基を表す。ただし、前記連結基は前記連結原子に他の原子か原子団が結合した構造を有する。ここでいう他の原子か原子団としては、オキソ基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、または置換もしくは無置換のアルキル基であることが好ましく、オキソ基、または置換もしくは無置換のアリール基であることがより好ましい。
ここでいうアリール基は、単環でも融合環でもよく、好ましくは炭素数6〜14であり、より好ましくは炭素数6〜10である。具体例としてフェニル基、ナフチル基を挙げることができる。ヘテロアリール基は、単環でも融合環でもよく、好ましくは炭素数3〜12であり、より好ましくは炭素数4〜10である。具体例としてピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、トリアジル基、トリアゾリル基、ベンゾトリアゾリル基を挙げることができる。これらのヘテロアリール基は、ヘテロアリール環を構成する炭素原子を介して結合する基であることが好ましい。アルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよく、好ましくは炭素数1〜20であり、より好ましくは炭素数1〜6であり、具体例としてメチル基、エチル基、プロピル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基を挙げることができる。
これらのアリール基、ヘテロアリール基、アルキル基は、置換基で置換されていてもよい。本明細書における「置換基」は、電子供与基であっても電子求引基であってもよい。電子供与基の例として、アルキル基(直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよく、好ましくは炭素数1〜20であり、より好ましくは炭素数1〜6であり、具体例としてメチル基、エチル基、プロピル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基を挙げることができ、メチル基が好ましい)、アルコキシ基(直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよく、好ましくは炭素数1〜20であり、より好ましくは炭素数1〜6であり、具体例としてメトキシ基、ヘキサオキシ基を挙げることができる)、アミノ基または置換アミノ基(好ましくは芳香族基で置換されたアミノ基であり、具体例としてジフェニルアミノ基、アニリル基、トリルアミノ基を挙げることができる)、アリール基(単環でも融合環でもよいし、さらにアリール基で置換されていてもよく、具体例としてフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基を挙げることができる)、複素環構造を含む電子供与基(好ましくは窒素原子または硫黄原子を含む複素環構造を含む電子供与基であり、具体例として、チオフェニル基、ベンゾチオフェニル基、ジュロリジル基、ピロリル基、インドリル基、カルバゾリル基を挙げることができる)。電子求引基の例として、ニトロ基、パーフルオロアルキル基(好ましくは炭素数1〜10であり、より好ましくは炭素数1〜6であり、具体例としてトリフルオロメチル基を挙げることができる)、スルホニル基、複素環構造を含む電子求引基(好ましくは窒素原子または硫黄原子を含む複素環構造を含む電子求引基であり、具体例として、オキサジアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基、テトラゾリル基、チアゾリル基、イミダゾリル基、トリアジノ基等を挙げることができる)、フォスフィンオキシド構造を含む基、シアノ基等を挙げることができる。また、置換基としてハロゲン(具体例としてフッ素原子、塩素原子、臭素原子、要素原子を挙げることができる)も挙げることができる。
上式において、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4およびAr5は、各々独立に置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換の縮環スピロ骨格からなる基を表す。
ここでいう縮環スピロ骨格からなる基とは、2つの環が1つの原子(スピロ原子)を共有する構造を有する基を意味する。2つの環を構成する非スピロ原子のいずれかがZ1の連結原子と結合する。縮環スピロ骨格を構成する環骨格原子は、炭素原子のみからなるものであってもよいし、炭素原子とヘテロ原子からなるものであってもよい。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を好ましい原子として例示することができる。縮環スピロ骨格を構成する2つの環は、同一であっても異なっていてもよい。また、それぞれの環骨格の環骨格原子数は4〜8であることが好ましく、5〜7であることがより好ましく、5または6であることがさらに好ましい。環骨格として、例えばシクロペンタン環、シクロペンテン環、シクロペンタジエン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環、シクロヘプタン環、シクロヘプテン環、シクロヘプタジエン環、ピロリジン環、ピロリン環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロフラン環、2,3−ジヒドロフラン環、テトラヒドロチオフェン環、2,3−ジヒドロチオフェン環を挙げることができる。これらの環には、さらに別の環が融合していてもよい。その場合の融合環は芳香環であっても非芳香環であってもよく、また環骨格を構成する原子は炭素原子のみからなるものであっても、炭素原子とヘテロ原子からなるものであってもよい。さらに縮環スピロ骨格は置換基で置換されていてもよく、その場合の置換基については、上記のZ1の説明における置換基の記載を参照することができる。
ここでいう縮環スピロ骨格からなる基とは、2つの環が1つの原子(スピロ原子)を共有する構造を有する基を意味する。2つの環を構成する非スピロ原子のいずれかがZ1の連結原子と結合する。縮環スピロ骨格を構成する環骨格原子は、炭素原子のみからなるものであってもよいし、炭素原子とヘテロ原子からなるものであってもよい。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を好ましい原子として例示することができる。縮環スピロ骨格を構成する2つの環は、同一であっても異なっていてもよい。また、それぞれの環骨格の環骨格原子数は4〜8であることが好ましく、5〜7であることがより好ましく、5または6であることがさらに好ましい。環骨格として、例えばシクロペンタン環、シクロペンテン環、シクロペンタジエン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環、シクロヘプタン環、シクロヘプテン環、シクロヘプタジエン環、ピロリジン環、ピロリン環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロフラン環、2,3−ジヒドロフラン環、テトラヒドロチオフェン環、2,3−ジヒドロチオフェン環を挙げることができる。これらの環には、さらに別の環が融合していてもよい。その場合の融合環は芳香環であっても非芳香環であってもよく、また環骨格を構成する原子は炭素原子のみからなるものであっても、炭素原子とヘテロ原子からなるものであってもよい。さらに縮環スピロ骨格は置換基で置換されていてもよく、その場合の置換基については、上記のZ1の説明における置換基の記載を参照することができる。
Ar1、Ar2、Ar3、Ar4およびAr5がとりうるアリール基と置換基の説明と好ましい範囲については、上記の対応する記載を参照することができる。例えば、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4およびAr5として、置換もしくは無置換のフェニル基を好ましく採用することができる。Ar1、Ar2、Ar3、Ar4およびAr5が無置換のフェニル基であることも好ましく、その場合のZ1は以下の構造を有する。
Ar1およびAr2は互いに連結してSi原子とともに環構造を形成していてもよく、Ar3およびAr4は互いに連結してGe原子とともに環構造を形成していてもよい。これによって、SiまたはGeをスピロ原子とする縮環スピロ構造が形成される。Ar1およびAr2が互いに連結することにより形成される環構造は、Si原子を含む中央の環にAr1の環とAr2の環が左右に融合した構造を有する。また、Ar3およびAr4が互いに連結することにより形成される環構造は、Ge原子を含む中央の環にAr3の環とAr4の環が左右に融合した構造を有する。これらの中央の環は、環骨格を構成する原子数が5〜8であることが好ましく、5または6であることがより好ましく、5であることがさらに好ましい。また、Ar1およびAr2や、Ar3およびAr4を連結するのは、単結合であっても連結基であってもよい。連結基である場合は、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアルケニレン基、置換もしくは無置換のアリーレン基、置換もしくは無置換のヘテロアリーレン基であることが好ましい。
ここでいうアルキレン基は、炭素数1〜3であることが好ましく、炭素数1または2であることがより好ましい。具体例としてメチレン基、エチレン基を挙げることができる。アルケニレン基は、炭素数2または3であることが好ましく、具体例としてビニレン基(エテニレン基)、プロペニレン基を挙げることができる。アリーレン基は、単環でも融合環でもよく、炭素数6〜14であることが好ましく、6〜10であることがより好ましい。具体例として1,2−フェニレン基、1,3−フェニレン基、1,2―ナフチレン基、1,3−ナフチレン基、2,3−ナフチレン基を挙げることができる。ヘテロアリーレン基は、単環でも融合環でもよく、炭素数3〜12であることが好ましく、炭素数4〜10であることがより好ましい。具体例としてピリジンジイル基、ピリダジンジイル基、ピリミジンジイル基、トリアジンジイル基を挙げることができる。
一般式(3)において、Z2は、SiまたはGeを表す。R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、各々独立に水素原子または置換基を表す。R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7およびR8の説明と好ましい範囲については、後述する一般式(1)のR1、R2、R3およびR4の説明と好ましい範囲を参照することができる。一般式(3)で表される化合物は対称形であっても、非対称形であってもよいが、対称形であれば合成が容易であるという利点がある。
一般式(1)におけるR1、R2、R3およびR4は、各々独立に水素原子または置換基を表す。ここでいう置換基の説明と好ましい範囲については、Z1の対応する説明と好ましい範囲を参照することができる。
R1、R2、R3およびR4のうちの少なくとも1つは置換基であることが好ましく、少なくとも1つは炭素数6以上の置換基であることがより好ましい。
例えば、R1およびR3が、各々独立に水素原子または炭素数1〜3の置換基であって、R2およびR4が置換基である場合を好ましい例として挙げることができる。このとき、R2およびR4は、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、または置換もしくは無置換のアルキニル基であることが好ましく、置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基であることがより好ましく、置換もしくは無置換のアリール基であることがさらに好ましく、例えば置換もしくは無置換のフェニル基とすることができる。R2およびR4が置換フェニル基であるとき、置換基はアルキル基またはアルコキシ基であることが好ましく、例えば炭素数4〜20の鎖状アルキル基や鎖状アルコキシ基を挙げたり、炭素数8〜20の鎖状アルキル基や鎖状アルコキシ基を挙げたりすることができる。
R1、R2、R3およびR4のうちの少なくとも1つは置換基であることが好ましく、少なくとも1つは炭素数6以上の置換基であることがより好ましい。
例えば、R1およびR3が、各々独立に水素原子または炭素数1〜3の置換基であって、R2およびR4が置換基である場合を好ましい例として挙げることができる。このとき、R2およびR4は、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、または置換もしくは無置換のアルキニル基であることが好ましく、置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基であることがより好ましく、置換もしくは無置換のアリール基であることがさらに好ましく、例えば置換もしくは無置換のフェニル基とすることができる。R2およびR4が置換フェニル基であるとき、置換基はアルキル基またはアルコキシ基であることが好ましく、例えば炭素数4〜20の鎖状アルキル基や鎖状アルコキシ基を挙げたり、炭素数8〜20の鎖状アルキル基や鎖状アルコキシ基を挙げたりすることができる。
ここでいうアリール基、ヘテロアリール基、アルキル基の説明と好ましい範囲については、Z1の対応する説明と好ましい範囲を参照することができる。ここでいうアルケニル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよく、好ましくは炭素数2〜20であり、より好ましくは炭素数2〜6であり、具体例としてエテニル基、プロペニル基を挙げることができる。ここでいうアルキニル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよく、好ましくは炭素数2〜20であり、より好ましくは炭素数2〜6であり、具体例としてエチニル基、プロピニル基を挙げることができる。
一般式(1)におけるR1とR3は同一であっても異なっていてもよく、また、R2とR4は同一であっても異なっていてもよい。ただ、R1とR3が同一であり、R2とR4が同一である化合物は、合成が容易である点で好ましい。
一般式(1)で表される化合物の分子量は、例えば一般式(1)で表される化合物を含む有機層を蒸着法により製膜して利用することを意図する場合には、1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましく、800以下であることがさらにより好ましい。分子量の下限値は、通常230以上であり、好ましくは290以上である。
本発明を応用して、分子内に一般式(1)で表される骨格を複数個有する化合物を、有機発光素子の発光層に用いることも考えられる。
例えば、一般式(1)で表される骨格を有する重合性モノマーを重合させた重合体を、有機発光素子の発光層に用いることが考えられる。具体的には、一般式(1)のR1〜R4のいずれかに重合性官能基を有するモノマーを用意して、これを単独で重合させるか、他のモノマーとともに共重合させることにより、繰り返し単位を有する重合体を得て、その重合体を有機発光素子の発光層に用いることが考えられる。あるいは、一般式(1)で表される骨格を有する化合物どうしをカップリングさせることにより、二量体や三量体を得て、それらを有機発光素子の発光層に用いることも考えられる。これらの応用や改変は、当業者により適宜なされうるものである。
例えば、一般式(1)で表される骨格を有する重合性モノマーを重合させた重合体を、有機発光素子の発光層に用いることが考えられる。具体的には、一般式(1)のR1〜R4のいずれかに重合性官能基を有するモノマーを用意して、これを単独で重合させるか、他のモノマーとともに共重合させることにより、繰り返し単位を有する重合体を得て、その重合体を有機発光素子の発光層に用いることが考えられる。あるいは、一般式(1)で表される骨格を有する化合物どうしをカップリングさせることにより、二量体や三量体を得て、それらを有機発光素子の発光層に用いることも考えられる。これらの応用や改変は、当業者により適宜なされうるものである。
一般式(2)において、Zは、Si、Ge、PおよびSからなる群より選択される1つの連結原子を介して連結する連結基を表す。ただし、前記連結基は前記連結原子に他の原子か原子団が結合した構造を有する。R1およびR3は、各々独立に水素原子または炭素数1〜3の置換基を表す。R11、R12、R13、R14、R15、R21、R22、R23、R24およびR25は、各々独立に水素原子または置換基を表す。
一般式(2)におけるZの説明と好ましい範囲については、一般式(1)におけるZの説明と好ましい範囲を参照することができる。R1およびR3がとりうる炭素数1〜3の置換基として、炭素数1〜3の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数2または3の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数2または3の置換もしくは無置換のアルキニル基を挙げることができる。置換基としては、例えばアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基などを挙げることができる。R11、R12、R13、R14、R15、R21、R22、R23、R24およびR25がとりうる好ましい置換基として、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基を挙げることができる。炭素数は1〜20であることが好ましく、例えば炭素数4〜20、あるいは8〜20のアルキル基またはアルコキシ基を採用することができる。ここでいうアルキル基およびアルコキシ基も、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよいが、直鎖状のアルキル基および直鎖状のアルコキシ基を好ましく採用することができる。
以下において、一般式(2)で表される化合物の具体例を例示するが、本発明において用いることができる一般式(1)で表される化合物はこれらの具体例によって限定的に解釈されるべきものではない。なお、表中において、Hは水素原子を表す。
一般式(11)において、Z’は、Si、Ge、PおよびSからなる群より選択される1つの連結原子を介して連結する連結基を表す。ただし、前記連結基は前記連結原子に他の原子か原子団が結合した構造を有する。一般式(11)におけるZ’の説明と好ましい範囲については、一般式(1)におけるZの説明と好ましい範囲を参照することができる。
一般式(11)においてR1’およびR3’は、各々独立に水素原子または炭素数1〜3の置換基を表す。炭素数1〜3の置換基の説明と好ましい範囲については、一般式(2)におけるR1およびR3の説明と好ましい範囲を参照することができる。ただし、Z’が−Si(C6H5)2−または−P(=O)(C6H5)−であるとき、R1’およびR3’は、各々独立に置換基を表す。また、Z’が−SO2−であるとき、R1’およびR3’はともに水素原子を表す。
一般式(11)においてR11’、R12’、R13’、R14’、R15’、R21’、R22’、R23’、R24’およびR25’は、各々独立に水素原子または置換基を表す。置換基の説明については、一般式(1)における置換基の説明を参照することができる。R11’、R12’、R13’、R14’、R15’、R21’、R22’、R23’、R24’およびR25’がとりうる置換基として好ましいのは、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、または置換もしくは無置換のアルキニル基であり、より好ましいのは置換もしくは無置換のアルキル基である。なかでもアルキル基の炭素数が1〜20であるものが好ましく、例えば炭素数4〜20、あるいは8〜20のアルキル基を採用することができる。ここでいうアルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよいが、直鎖状のアルキル基を好ましく採用することができる。一般式(11)が置換基を有するとき、置換基はR12’、R13’、R14’、R22’、R23’およびR24’のいずれか1つ以上であることが好ましく、2つ以上であることがより好ましい。例えば、R12’とR22’の組み合わせ、R13’とR23’の組み合わせ、R14’とR24’の組み合わせのうちの少なくとも1組がともに置換基であることが好ましい。このとき、2つ以上の置換基はすべて同一であっても異なっていてもよいが、同一であれば合成が容易である点で好ましい。
[一般式(11)で表される化合物の合成法]
新規化合物である一般式(11)で表される化合物は、公知の合成法を適宜選択して必要に応じて組み合わせることにより合成することができる。例えば、下記一般式(21)で表される化合物に、置換もしくは無置換のフェニルボロン酸を反応させることによって一般式(11)で表される化合物を合成することができる。
新規化合物である一般式(11)で表される化合物は、公知の合成法を適宜選択して必要に応じて組み合わせることにより合成することができる。例えば、下記一般式(21)で表される化合物に、置換もしくは無置換のフェニルボロン酸を反応させることによって一般式(11)で表される化合物を合成することができる。
一般式(21)で表される化合物は、例えば以下の合成経路にしたがって合成することができる。すなわち、4,4’−ジブロモビチオフェン化合物をn−ブチルリチウムと反応させた後にZ’Cl2と反応させて、得られた化合物をさらにN−ブロモスクシンイミド[NBS]と反応させることにより合成することができる。
一般式(11)で表される化合物の具体的な合成法や合成条件については、後述の合成例の記載を参照することができる。合成法や合成条件は、当業者に自明な範囲内で適宜変更したり最適化したりすることができる。また、一般式(11)で表される化合物は、類似の構造を有する化合物の合成法を記載した文献を参考にして合成することも可能である。
合成された一般式(11)で表される化合物は、クロマトグラフィーや再結晶などの公知の精製法により精製することができる。
[有機発光素子]
本発明の一般式(1)で表される化合物は、有機発光素子の発光材料として有用である。このため、本発明の一般式(1)で表される化合物は、有機発光素子の発光層に発光材料として効果的に用いることができる。
本発明の一般式(1)で表される化合物は、有機発光素子の発光材料として有用である。このため、本発明の一般式(1)で表される化合物は、有機発光素子の発光層に発光材料として効果的に用いることができる。
本発明の一般式(1)で表される化合物を発光層の発光材料として用いることにより、有機フォトルミネッセンス素子(有機PL素子)や有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)などの優れた有機発光素子を提供することができる。有機フォトルミネッセンス素子は、基板上に少なくとも発光層を形成した構造を有する。また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも陽極、陰極、および陽極と陰極の間に有機層を形成した構造を有する。有機層は、少なくとも発光層を含むものであり、発光層のみからなるものであってもよいし、発光層の他に1層以上の有機層を有するものであってもよい。そのような他の有機層として、正孔輸送層、正孔注入層、電子阻止層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、励起子阻止層などを挙げることができる。正孔輸送層は正孔注入機能を有した正孔注入輸送層でもよく、電子輸送層は電子注入機能を有した電子注入輸送層でもよい。具体的な有機エレクトロルミネッセンス素子の構造例を図1に示す。図1において、1は基板、2は陽極、3は正孔注入層、4は正孔輸送層、5は発光層、6は電子輸送層、7は陰極を表わす。
以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子の各部材および各層について説明する。なお、基板と発光層の説明は有機フォトルミネッセンス素子の基板と発光層にも該当する。
以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子の各部材および各層について説明する。なお、基板と発光層の説明は有機フォトルミネッセンス素子の基板と発光層にも該当する。
(基板)
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については、特に制限はなく、従来から有機エレクトロルミネッセンス素子に慣用されているものであればよく、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英、シリコンなどからなるものを用いることができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については、特に制限はなく、従来から有機エレクトロルミネッセンス素子に慣用されているものであればよく、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英、シリコンなどからなるものを用いることができる。
(陽極)
有機エレクトロルミネッセンス素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な材料を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
有機エレクトロルミネッセンス素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な材料を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
(陰極)
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが用いられる。このような電極材料の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性および酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陽極の説明で挙げた導電性透明材料を陰極に用いることで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが用いられる。このような電極材料の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性および酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陽極の説明で挙げた導電性透明材料を陰極に用いることで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
(発光層)
発光層は、陽極および陰極のそれぞれから注入された正孔および電子が再結合することにより励起子が生成した後、発光する層であり、発光材料を単独で発光層に使用しても良いが、好ましくは発光材料とホスト材料を含む。発光材料としては、一般式(1)で表される本発明の化合物群から選ばれる1種または2種以上を用いることができる。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子および有機フォトルミネッセンス素子が高い発光効率を発現するためには、発光材料に生成した一重項励起子および三重項励起子を、発光材料中に閉じ込めることが重要である。従って、発光層中に発光材料に加えてホスト材料を用いることが好ましい。ホスト材料としては、励起一重項エネルギー、励起三重項エネルギーの少なくとも何れか一方が本発明の発光材料よりも高い値を有する有機化合物を用いることができる。その結果、本発明の発光材料に生成した一重項励起子および三重項励起子を、本発明の発光材料の分子中に閉じ込めることが可能となり、その発光効率を十分に引き出すことが可能となる。本発明の有機発光素子または有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光は発光層に含まれる本発明の発光材料から生じる。但し、発光の一部或いは部分的にホスト材料からの発光があってもかまわない。
ホスト材料を用いる場合、発光材料である本発明の化合物が発光層中に含有される量は0.1重量%以上であることが好ましく、1重量%以上であることがより好ましく、また、50重量%以下であることが好ましく、20重量%以下であることがより好ましく、10重量%以下であることがさらに好ましい。
発光層におけるホスト材料としては、正孔輸送能、電子輸送能を有し、かつ発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高いガラス転移温度を有する有機化合物であることが好ましい。
発光層は、陽極および陰極のそれぞれから注入された正孔および電子が再結合することにより励起子が生成した後、発光する層であり、発光材料を単独で発光層に使用しても良いが、好ましくは発光材料とホスト材料を含む。発光材料としては、一般式(1)で表される本発明の化合物群から選ばれる1種または2種以上を用いることができる。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子および有機フォトルミネッセンス素子が高い発光効率を発現するためには、発光材料に生成した一重項励起子および三重項励起子を、発光材料中に閉じ込めることが重要である。従って、発光層中に発光材料に加えてホスト材料を用いることが好ましい。ホスト材料としては、励起一重項エネルギー、励起三重項エネルギーの少なくとも何れか一方が本発明の発光材料よりも高い値を有する有機化合物を用いることができる。その結果、本発明の発光材料に生成した一重項励起子および三重項励起子を、本発明の発光材料の分子中に閉じ込めることが可能となり、その発光効率を十分に引き出すことが可能となる。本発明の有機発光素子または有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光は発光層に含まれる本発明の発光材料から生じる。但し、発光の一部或いは部分的にホスト材料からの発光があってもかまわない。
ホスト材料を用いる場合、発光材料である本発明の化合物が発光層中に含有される量は0.1重量%以上であることが好ましく、1重量%以上であることがより好ましく、また、50重量%以下であることが好ましく、20重量%以下であることがより好ましく、10重量%以下であることがさらに好ましい。
発光層におけるホスト材料としては、正孔輸送能、電子輸送能を有し、かつ発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高いガラス転移温度を有する有機化合物であることが好ましい。
(注入層)
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光層または正孔輸送層の間、および陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光層または正孔輸送層の間、および陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
(阻止層)
阻止層は、発光層中に存在する電荷(電子もしくは正孔)および/または励起子の発光層外への拡散を阻止することができる層である。電子阻止層は、発光層および正孔輸送層の間に配置されることができ、電子が正孔輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。同様に、正孔阻止層は発光層および電子輸送層の間に配置されることができ、正孔が電子輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。阻止層はまた、励起子が発光層の外側に拡散することを阻止するために用いることができる。すなわち電子阻止層、正孔阻止層はそれぞれ励起子阻止層としての機能も兼ね備えることができる。本明細書でいう電子阻止層または励起子阻止層は、一つの層で電子阻止層および励起子阻止層の機能を有する層を含む意味で使用される。
阻止層は、発光層中に存在する電荷(電子もしくは正孔)および/または励起子の発光層外への拡散を阻止することができる層である。電子阻止層は、発光層および正孔輸送層の間に配置されることができ、電子が正孔輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。同様に、正孔阻止層は発光層および電子輸送層の間に配置されることができ、正孔が電子輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。阻止層はまた、励起子が発光層の外側に拡散することを阻止するために用いることができる。すなわち電子阻止層、正孔阻止層はそれぞれ励起子阻止層としての機能も兼ね備えることができる。本明細書でいう電子阻止層または励起子阻止層は、一つの層で電子阻止層および励起子阻止層の機能を有する層を含む意味で使用される。
(正孔阻止層)
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は電子を輸送しつつ、正孔が電子輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。正孔阻止層の材料としては、後述する電子輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は電子を輸送しつつ、正孔が電子輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。正孔阻止層の材料としては、後述する電子輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。
(電子阻止層)
電子阻止層とは、広い意味では正孔を輸送する機能を有する。電子阻止層は正孔を輸送しつつ、電子が正孔輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。
電子阻止層とは、広い意味では正孔を輸送する機能を有する。電子阻止層は正孔を輸送しつつ、電子が正孔輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。
(励起子阻止層)
励起子阻止層とは、発光層内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光層内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は発光層に隣接して陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。すなわち、励起子阻止層を陽極側に有する場合、正孔輸送層と発光層の間に、発光層に隣接して該層を挿入することができ、陰極側に挿入する場合、発光層と陰極との間に、発光層に隣接して該層を挿入することができる。また、陽極と、発光層の陽極側に隣接する励起子阻止層との間には、正孔注入層や電子阻止層などを有することができ、陰極と、発光層の陰極側に隣接する励起子阻止層との間には、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層などを有することができる。阻止層を配置する場合、阻止層として用いる材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーの少なくともいずれか一方は、発光材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーよりも高いことが好ましい。
励起子阻止層とは、発光層内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光層内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は発光層に隣接して陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。すなわち、励起子阻止層を陽極側に有する場合、正孔輸送層と発光層の間に、発光層に隣接して該層を挿入することができ、陰極側に挿入する場合、発光層と陰極との間に、発光層に隣接して該層を挿入することができる。また、陽極と、発光層の陽極側に隣接する励起子阻止層との間には、正孔注入層や電子阻止層などを有することができ、陰極と、発光層の陰極側に隣接する励起子阻止層との間には、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層などを有することができる。阻止層を配置する場合、阻止層として用いる材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーの少なくともいずれか一方は、発光材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーよりも高いことが好ましい。
(正孔輸送層)
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。使用できる公知の正孔輸送材料としては例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物およびスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、芳香族第3級アミン化合物を用いることがより好ましい。
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。使用できる公知の正孔輸送材料としては例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物およびスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、芳香族第3級アミン化合物を用いることがより好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる場合もある)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。使用できる電子輸送層としては例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる場合もある)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。使用できる電子輸送層としては例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する際には、一般式(1)で表される化合物を発光層に用いるだけでなく、発光層以外の層にも用いてもよい。その際、発光層に用いる一般式(1)で表される化合物と、発光層以外の層に用いる一般式(1)で表される化合物は、同一であっても異なっていてもよい。例えば、上記の注入層、阻止層、正孔阻止層、電子阻止層、励起子阻止層、正孔輸送層、電子輸送層などにも一般式(1)で表される化合物を用いてもよい。これらの層の製膜方法は特に限定されず、ドライプロセス、ウェットプロセスのどちらで作製してもよい。
上述の方法により作製された有機エレクトロルミネッセンス素子は、得られた素子の陽極と陰極の間に電界を印加することにより発光する。このとき、励起一重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長の光が、蛍光発光として確認される。また、励起三重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長が、りん光として確認される。
一方、りん光については、本発明の化合物のような通常の有機化合物では、励起三重項エネルギーは不安定で熱等に変換され、寿命が短く直ちに失活するため、室温では殆ど観測できない。通常の有機化合物の励起三重項エネルギーを測定するためには、極低温の条件での発光を観測することにより測定可能である。
一方、りん光については、本発明の化合物のような通常の有機化合物では、励起三重項エネルギーは不安定で熱等に変換され、寿命が短く直ちに失活するため、室温では殆ど観測できない。通常の有機化合物の励起三重項エネルギーを測定するためには、極低温の条件での発光を観測することにより測定可能である。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、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。本発明によれば、発光層に一般式(1)で表される化合物を含有させることにより、発光効率が大きく改善された有機発光素子が得られる。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子などの有機発光素子は、さらに様々な用途へ応用することが可能である。例えば、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造することが可能であり、詳細については、時任静士、安達千波矢、村田英幸共著「有機ELディスプレイ」(オーム社)を参照することができる。また、特に本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、需要が大きい有機エレクトロルミネッセンス照明やバックライトに応用することもできる。
以下に合成例、実施例および比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の合成例および実施例に示す材料、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。合成例では、以下の化合物を合成した。
(合成例1)
以下の手順にしたがって、化合物101を合成した。
3,3’,5,5’−テトラブロモ−2,2’−ビチオフェン5.6g、テトラヒドロフラン(THF)450mlを窒素雰囲気下のシュレンクチューブ内に入れ撹拌した。その後、−78℃まで冷却し、n−ブチルリチウム16mlを加え2時間撹拌したのちにジクロロジフェニルシラン3.2g加え、室温で1晩撹拌した。ヘキサンで抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィーで精製し、4,4−ビフェニル−2,6−ビス(トリメチルシリル)ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロールを3.3g得た。構造はH1−MNRで確認した。
4,4−ビフェニル−2,6−ビス(トリメチルシリル)ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール2.04g、ジエチルエーテル100mlをシュレンクチューブ内に入れ、撹拌した。その後、−80℃まで冷却し臭素1.0mlを加え2時間撹拌した。室温に戻したあと、硫酸ナトリウム水溶液でクエンチを行い、析出した2,6−ジブロモ−4,4−ジフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール粉末を1.69g得た。構造はH1−MNRで確認した。
2,6−ジブロモ−4,4−ジフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール0.95g、フェニルボロン酸0.60g、トルエン40ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(pph3)4]0.35g、2M炭酸ナトリウム水溶液20mlを窒素雰囲気下のシュレンクチューブ内に入れ、65℃で20時間撹拌した。室温に戻した後、クロロホルムで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィーで精製し、2,4,4,6−テトラフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール[化合物101]を1.69g得た。構造はH1−MNRで確認した。
以下の手順にしたがって、化合物101を合成した。
3,3’,5,5’−テトラブロモ−2,2’−ビチオフェン5.6g、テトラヒドロフラン(THF)450mlを窒素雰囲気下のシュレンクチューブ内に入れ撹拌した。その後、−78℃まで冷却し、n−ブチルリチウム16mlを加え2時間撹拌したのちにジクロロジフェニルシラン3.2g加え、室温で1晩撹拌した。ヘキサンで抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィーで精製し、4,4−ビフェニル−2,6−ビス(トリメチルシリル)ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロールを3.3g得た。構造はH1−MNRで確認した。
4,4−ビフェニル−2,6−ビス(トリメチルシリル)ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール2.04g、ジエチルエーテル100mlをシュレンクチューブ内に入れ、撹拌した。その後、−80℃まで冷却し臭素1.0mlを加え2時間撹拌した。室温に戻したあと、硫酸ナトリウム水溶液でクエンチを行い、析出した2,6−ジブロモ−4,4−ジフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール粉末を1.69g得た。構造はH1−MNRで確認した。
2,6−ジブロモ−4,4−ジフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール0.95g、フェニルボロン酸0.60g、トルエン40ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(pph3)4]0.35g、2M炭酸ナトリウム水溶液20mlを窒素雰囲気下のシュレンクチューブ内に入れ、65℃で20時間撹拌した。室温に戻した後、クロロホルムで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィーで精製し、2,4,4,6−テトラフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール[化合物101]を1.69g得た。構造はH1−MNRで確認した。
(合成例2)
合成例1で用いたフェニルボロン酸のかわりに4−n−オクチルフェニルボロンを用いて、合成例1と同じ方法により2,6−ビス(4−n−オクチルフェニル)−4,4−ビフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール[化合物102]を合成した。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3):δ 7.70 (d, J = 5.0 Hz, 2H), 7.52 (d, J = 10.0 Hz, 2H), 7.44-7.37 (m, 4H), 7.18 (t, J = 10.0 Hz, 2H), 2.61 (t, J = 10.0 Hz, 2H), 1.63-1.60 (m, 2H)1.32-1.23 (m, 13H).
合成例1で用いたフェニルボロン酸のかわりに4−n−オクチルフェニルボロンを用いて、合成例1と同じ方法により2,6−ビス(4−n−オクチルフェニル)−4,4−ビフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]シロール[化合物102]を合成した。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3):δ 7.70 (d, J = 5.0 Hz, 2H), 7.52 (d, J = 10.0 Hz, 2H), 7.44-7.37 (m, 4H), 7.18 (t, J = 10.0 Hz, 2H), 2.61 (t, J = 10.0 Hz, 2H), 1.63-1.60 (m, 2H)1.32-1.23 (m, 13H).
(合成例3)
以下の手順にしたがって、化合物201を合成した。
3,3’,5,5’−テトラブロモ−2,2’−ビチオフェン4.50g、テトラヒドロフラン(THF)400mlを窒素雰囲気下のシュレンクチューブ内に入れ撹拌した。その後、−78℃まで冷却し、n−ブチルリチウム12mlを加え2時間撹拌したのち、ジクロロジフェニルゲルマンを3.0g加え、室温で1晩撹拌した。ヘキサンで抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで溶媒を飛ばした。カラムクロマトグラフィーで精製し、4,4−ジフェニル−2,6−ビス(トリメチルシリル)ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマンを3.0g得た。構造はH1−MNRで確認した。
4,4−ジフェニル−2,6−ビス(トリメチルシリル)ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマン2.77g、ジエチルエーテル100mlをシュレンクチューブ内に入れ、撹拌した。その後、−78℃まで冷却し臭素0.55mlを加え2時間撹拌した。室温に戻したあと、硫酸ナトリウム水溶液でクエンチを行い、析出した2,6−ジブロモ−4,4−ジフェニル−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマン粉末を2.0g得た。構造はH1−MNRで確認した。
2,6−ジブロモ−4,4−ジフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマン0.99g、フェニルボロン酸0.53g、トルエン40ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(pph3)4]0.20g、2M炭酸ナトリウム水溶液20mlをシュレンクチューブ内に入れ、60℃で72時間撹拌した。室温に戻した後、クロロホルムで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィーで精製し、2,4,4,6−テトラフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマン[化合物201]を0.82g得た。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3):δ 7.63 (t, J = 10.0 Hz, 4H), 7.44-7.35 (m, 6H), 7.26(t, J = 5.0 Hz, 1H).
元素分析:C32H22GeS2の計算値C 70.74, H 4.05, N 0.00; 実測値 C 70.66, H 4.08, N 0.00.
以下の手順にしたがって、化合物201を合成した。
3,3’,5,5’−テトラブロモ−2,2’−ビチオフェン4.50g、テトラヒドロフラン(THF)400mlを窒素雰囲気下のシュレンクチューブ内に入れ撹拌した。その後、−78℃まで冷却し、n−ブチルリチウム12mlを加え2時間撹拌したのち、ジクロロジフェニルゲルマンを3.0g加え、室温で1晩撹拌した。ヘキサンで抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで溶媒を飛ばした。カラムクロマトグラフィーで精製し、4,4−ジフェニル−2,6−ビス(トリメチルシリル)ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマンを3.0g得た。構造はH1−MNRで確認した。
4,4−ジフェニル−2,6−ビス(トリメチルシリル)ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマン2.77g、ジエチルエーテル100mlをシュレンクチューブ内に入れ、撹拌した。その後、−78℃まで冷却し臭素0.55mlを加え2時間撹拌した。室温に戻したあと、硫酸ナトリウム水溶液でクエンチを行い、析出した2,6−ジブロモ−4,4−ジフェニル−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマン粉末を2.0g得た。構造はH1−MNRで確認した。
2,6−ジブロモ−4,4−ジフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマン0.99g、フェニルボロン酸0.53g、トルエン40ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(pph3)4]0.20g、2M炭酸ナトリウム水溶液20mlをシュレンクチューブ内に入れ、60℃で72時間撹拌した。室温に戻した後、クロロホルムで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィーで精製し、2,4,4,6−テトラフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマン[化合物201]を0.82g得た。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3):δ 7.63 (t, J = 10.0 Hz, 4H), 7.44-7.35 (m, 6H), 7.26(t, J = 5.0 Hz, 1H).
元素分析:C32H22GeS2の計算値C 70.74, H 4.05, N 0.00; 実測値 C 70.66, H 4.08, N 0.00.
(合成例4)
合成例3で用いたフェニルボロン酸のかわりに4−n−オクチルフェニルボロンを用いて、合成例3と同じ方法により2,6−ビス(4−n−オクチルフェニル)−4,4−ビフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマン[化合物202]を合成した。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3): δ 7.63 (d, J = 10.0 Hz, 4H), 7.52 (d, J = 10.0 Hz, 2H), 7.43-7.37 (m, 4H), 7.18(d, J = 5.0 Hz, 2H), 2.61 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 1.63-1.60 (m, 2H)1.31-1.27 (m, 13H).
元素分析:C32H22GeS2の計算値C 70.74, H 4.05, N 0.00; 実測値C 70.66, H 4.08, N 0.00.
合成例3で用いたフェニルボロン酸のかわりに4−n−オクチルフェニルボロンを用いて、合成例3と同じ方法により2,6−ビス(4−n−オクチルフェニル)−4,4−ビフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ゲルマン[化合物202]を合成した。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3): δ 7.63 (d, J = 10.0 Hz, 4H), 7.52 (d, J = 10.0 Hz, 2H), 7.43-7.37 (m, 4H), 7.18(d, J = 5.0 Hz, 2H), 2.61 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 1.63-1.60 (m, 2H)1.31-1.27 (m, 13H).
元素分析:C32H22GeS2の計算値C 70.74, H 4.05, N 0.00; 実測値C 70.66, H 4.08, N 0.00.
(合成例5)
以下の手順にしたがって、化合物301を合成した。
3,3’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェン4.87g、ジエチルエーテル400ml、テトラメチルエチレンジアミン[TMEDA]1.96gを窒素雰囲気下のシュレンクチューブ内に入れ撹拌した。その後、−78℃まで冷却し、n−ブチルリチウム20mlを加え1時間撹拌したのち、ジクロロフェニルホスフィンオキシド3.4g加え、室温で4.5時間撹拌した。過酸化水素水を過剰量加え酸化した。酢酸エチルで抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで溶媒を飛ばした。カラムクロマトグラフィーで精製し、4−フェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド4.1g得た。構造はH1−MNRで確認した。
4−フェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド2.70g、N−ブロモスクシンイミド[NBS]7.1g酢酸を75ml、ジクロロメタンを150ml加え5時間撹拌を行った。その後水酸化ナトリウムで中和し、クロロホルムで抽出した。硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで溶媒を飛ばした。メタノールとクロロホルムの再沈殿により、2,6−ジブロモ−4−フェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド2.08gを得た。構造はH1−MNRで確認した。
2,6−ジブロモ−4−フェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド0.90g、フェニルボロン酸0.61g、トルエン40ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(pph3)4]0.35g、2M炭酸ナトリウム水溶液20mlを窒素雰囲気下のシュレンクチューブ内に入れ、80℃で27.5時間撹拌した。室温に戻した後、酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィーで精製し、2,4,6−トリフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド[化合物301]を0.66g得た。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3): δ 7.84-7.80 (m, 2H), 7.57-7.53 (m, 5H), 7.45 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 7.41-7.38 (m, 4H), 7.36 (s, 2H), 7.32 (t, J = 5.0 Hz, 2H).
元素分析:C32H22OPS2の計算値C: 70.89, H 3.89, N 0.00; 実測値C 70.88, H 3.82, N 0.00.
以下の手順にしたがって、化合物301を合成した。
3,3’−ジブロモ−2,2’−ビチオフェン4.87g、ジエチルエーテル400ml、テトラメチルエチレンジアミン[TMEDA]1.96gを窒素雰囲気下のシュレンクチューブ内に入れ撹拌した。その後、−78℃まで冷却し、n−ブチルリチウム20mlを加え1時間撹拌したのち、ジクロロフェニルホスフィンオキシド3.4g加え、室温で4.5時間撹拌した。過酸化水素水を過剰量加え酸化した。酢酸エチルで抽出後、硫酸マグネシウムで乾燥し、エバポレーターで溶媒を飛ばした。カラムクロマトグラフィーで精製し、4−フェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド4.1g得た。構造はH1−MNRで確認した。
4−フェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド2.70g、N−ブロモスクシンイミド[NBS]7.1g酢酸を75ml、ジクロロメタンを150ml加え5時間撹拌を行った。その後水酸化ナトリウムで中和し、クロロホルムで抽出した。硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで溶媒を飛ばした。メタノールとクロロホルムの再沈殿により、2,6−ジブロモ−4−フェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド2.08gを得た。構造はH1−MNRで確認した。
2,6−ジブロモ−4−フェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド0.90g、フェニルボロン酸0.61g、トルエン40ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム[Pd(pph3)4]0.35g、2M炭酸ナトリウム水溶液20mlを窒素雰囲気下のシュレンクチューブ内に入れ、80℃で27.5時間撹拌した。室温に戻した後、酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで溶媒を留去した。カラムクロマトグラフィーで精製し、2,4,6−トリフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド[化合物301]を0.66g得た。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3): δ 7.84-7.80 (m, 2H), 7.57-7.53 (m, 5H), 7.45 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 7.41-7.38 (m, 4H), 7.36 (s, 2H), 7.32 (t, J = 5.0 Hz, 2H).
元素分析:C32H22OPS2の計算値C: 70.89, H 3.89, N 0.00; 実測値C 70.88, H 3.82, N 0.00.
(合成例6)
合成例5で用いたフェニルボロン酸のかわりに4−n−オクチルフェニルボロンを用いて、合成例3と同じ方法により2,6−ビス(4−n−オクチルフェニル)−4−フェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド[化合物302]を合成した。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3):δ 7.83-7.78 (m, 2H), 7.54 (t, J = 5.0 Hz, 1H), 7.47-7.43 (m, 5H), 7.30 (s, 2H), 7.19 (d, J = 5.0 Hz, 4H) 2.61 (t, J = 10.0 Hz, 2H), 1.61-1.59 (m, 2H ) 1.31-1.26 (m, 13H).
元素分析:C32H22OPS2の計算値C 70.89, H 3.89, N 0.00; 実測値 C 70.88, H 3.82, N 0.00.
合成例5で用いたフェニルボロン酸のかわりに4−n−オクチルフェニルボロンを用いて、合成例3と同じ方法により2,6−ビス(4−n−オクチルフェニル)−4−フェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]ホスフィンオキシド[化合物302]を合成した。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3):δ 7.83-7.78 (m, 2H), 7.54 (t, J = 5.0 Hz, 1H), 7.47-7.43 (m, 5H), 7.30 (s, 2H), 7.19 (d, J = 5.0 Hz, 4H) 2.61 (t, J = 10.0 Hz, 2H), 1.61-1.59 (m, 2H ) 1.31-1.26 (m, 13H).
元素分析:C32H22OPS2の計算値C 70.89, H 3.89, N 0.00; 実測値 C 70.88, H 3.82, N 0.00.
(合成例7)
以下の手順にしたがって、化合物401を合成した。
2,6−ジブロモジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−4,4−ジオキシド 2.32g、フェニルボロン酸1.76g、脱水テトラヒドロフラン(THF)50ml、Pd(PPh3)4 0.69g、2MのK2CO3水溶液25mlをアルゴン雰囲気下でシュレンク管に入れ、60℃で24時間撹拌した。室温に戻した後、反応溶液を水に注ぎ、ろ過によって析出した物質を取り、メタノールで洗浄し、オレンジ色の粉末を得た。その後、昇華精製を2回行って2,6−ジフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェンジオキシド[化合物401]を0.65g得た(収率28%)。
1H MNR (500 MHz, CDCl3): δ 7.56 (d, J = 5.0 Hz, 2H), 7.44 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 7.40 (s, 1H), 7.38 (t, J = 5.0 Hz, 1H).
元素分析:C32H22OPS2の計算値 C: 63.13, H 3.18, N 0.00; 実測値 C 63.22, H 3.12, N 0.0
以下の手順にしたがって、化合物401を合成した。
2,6−ジブロモジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−4,4−ジオキシド 2.32g、フェニルボロン酸1.76g、脱水テトラヒドロフラン(THF)50ml、Pd(PPh3)4 0.69g、2MのK2CO3水溶液25mlをアルゴン雰囲気下でシュレンク管に入れ、60℃で24時間撹拌した。室温に戻した後、反応溶液を水に注ぎ、ろ過によって析出した物質を取り、メタノールで洗浄し、オレンジ色の粉末を得た。その後、昇華精製を2回行って2,6−ジフェニルジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェンジオキシド[化合物401]を0.65g得た(収率28%)。
1H MNR (500 MHz, CDCl3): δ 7.56 (d, J = 5.0 Hz, 2H), 7.44 (t, J = 5.0 Hz, 2H), 7.40 (s, 1H), 7.38 (t, J = 5.0 Hz, 1H).
元素分析:C32H22OPS2の計算値 C: 63.13, H 3.18, N 0.00; 実測値 C 63.22, H 3.12, N 0.0
(合成例8)
合成例7用いたフェニルボロン酸のかわりに4−n−オクチルフェニルボロンを用いて、合成例7と同じ方法により2,6−ビス(4−n−オクチルフェニル)−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−4,4−ジオキシド[化合物402]を合成した。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3): δ 7.47 (d, J = 5.0 Hz, 2H), 7.35 (s, 1H), 7.24 (d, J = 10.0 Hz, 2H), 2.63 (t, J = 10.0 Hz, 2H), 1.66-1.60 (m, 2H ) 1.33-1.27 (m, 13H).
合成例7用いたフェニルボロン酸のかわりに4−n−オクチルフェニルボロンを用いて、合成例7と同じ方法により2,6−ビス(4−n−オクチルフェニル)−ジチエノ[3,2−b:2’,3’−d]チオフェン−4,4−ジオキシド[化合物402]を合成した。構造はH1−MNRで確認した。
1H MNR (500 MHz, CDCl3): δ 7.47 (d, J = 5.0 Hz, 2H), 7.35 (s, 1H), 7.24 (d, J = 10.0 Hz, 2H), 2.63 (t, J = 10.0 Hz, 2H), 1.66-1.60 (m, 2H ) 1.33-1.27 (m, 13H).
(実施例1)
本実施例において、化合物101とホスト材料からなる発光層を有する有機フォトルミネッセンス素子を作製して、特性を評価した。
シリコン基板上に真空蒸着法にて、真空度5.0×10-4Paの条件にて化合物101とTBADNとを異なる蒸着源から蒸着し、化合物101の濃度が3重量%である薄膜を0.3nm/秒にて100nmの厚さで形成して有機フォトルミネッセンス素子とした。浜松ホトニクス(株)製C9920−02型絶対量子収率測定装置を用いて、N2レーザーにより337nmの光を照射した際の薄膜からの発光スペクトルを300Kで特性評価したところ、表5に示す最大発光波長の発光が確認され、表5に示す発光量子収率と発光寿命であった。
本実施例において、化合物101とホスト材料からなる発光層を有する有機フォトルミネッセンス素子を作製して、特性を評価した。
シリコン基板上に真空蒸着法にて、真空度5.0×10-4Paの条件にて化合物101とTBADNとを異なる蒸着源から蒸着し、化合物101の濃度が3重量%である薄膜を0.3nm/秒にて100nmの厚さで形成して有機フォトルミネッセンス素子とした。浜松ホトニクス(株)製C9920−02型絶対量子収率測定装置を用いて、N2レーザーにより337nmの光を照射した際の薄膜からの発光スペクトルを300Kで特性評価したところ、表5に示す最大発光波長の発光が確認され、表5に示す発光量子収率と発光寿命であった。
化合物101のかわりに化合物201、化合物301、化合物401を用いて有機フォトルミネッセンス素子を作製して同じ試験を行った結果を表5に示す。
(実施例2)
本実施例において、化合物101とTBADNからなる発光層を有する有機フォトルミネッセンス素子を作製して、特性を評価した。
膜厚100nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度5.0×10-4Paで積層した。まず、ITO上にα−NPDを40nmの厚さに形成した。次に、化合物101とTBADNを異なる蒸着源から共蒸着し、30nmの厚さの層を形成して発光層とした。この時、化合物101の濃度は6.0重量%とした。次に、Bphenを50nmの厚さに形成し、さらにフッ化リチウム(LiF)を0.8nm真空蒸着し、次いでアルミニウム(Al)を80nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子とした。
製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、半導体パラメータ・アナライザ(アジレント・テクノロジー社製:E5273A)、光パワーメータ測定装置(ニューポート社製:1930C)、および光学分光器(オーシャンオプティクス社製:USB2000)を用いて測定した。測定された最大発光波長、外部量子収率、10mA時の駆動電圧を表5に示す。
本実施例において、化合物101とTBADNからなる発光層を有する有機フォトルミネッセンス素子を作製して、特性を評価した。
膜厚100nmのインジウム・スズ酸化物(ITO)からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度5.0×10-4Paで積層した。まず、ITO上にα−NPDを40nmの厚さに形成した。次に、化合物101とTBADNを異なる蒸着源から共蒸着し、30nmの厚さの層を形成して発光層とした。この時、化合物101の濃度は6.0重量%とした。次に、Bphenを50nmの厚さに形成し、さらにフッ化リチウム(LiF)を0.8nm真空蒸着し、次いでアルミニウム(Al)を80nmの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子とした。
製造した有機エレクトロルミネッセンス素子を、半導体パラメータ・アナライザ(アジレント・テクノロジー社製:E5273A)、光パワーメータ測定装置(ニューポート社製:1930C)、および光学分光器(オーシャンオプティクス社製:USB2000)を用いて測定した。測定された最大発光波長、外部量子収率、10mA時の駆動電圧を表5に示す。
化合物101のかわりに化合物201、化合物301、化合物401を用いて有機エレクトロルミネッセンス素子を作製して同じ試験を行った結果を表5に示す。ただし、化合物301と化合物401を用いた場合は、発光層における濃度を3.0重量%に変更した。化合物401を用いた有機発光素子の発光スペクトルを図2に示し、電流密度−外部量子効率特性を図3に示し、電圧−輝度特性を図4に示す。
(実施例3)
TBADNの代わりにmCPまたはCBPを用いた点を変更して、実施例2と同じ方法により有機エレクトロルミネセンス素子を作製して、特性を評価した。TBADNを用いた場合と同様に、mCPまたはCBPを用いた場合においても、高い外部量子収率を達成した。
TBADNの代わりにmCPまたはCBPを用いた点を変更して、実施例2と同じ方法により有機エレクトロルミネセンス素子を作製して、特性を評価した。TBADNを用いた場合と同様に、mCPまたはCBPを用いた場合においても、高い外部量子収率を達成した。
本発明の有機発光素子は、高い発光効率を実現しうるものである。また、本発明の化合物は、そのような有機発光素子用の発光材料として有用である。このため、本発明は産業上の利用可能性が高い。
1 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 陰極
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 陰極
Claims (10)
- R2およびR4が、各々独立に、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、または置換もしくは無置換のアルキニル基であることを特徴とする請求項1に記載の発光材料。
- R2およびR4が、各々独立に、置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基であることを特徴とする請求項1に記載の発光材料。
- R1およびR3が水素原子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光材料。
- 下記一般式(11)で表される化合物からなる請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光材料。
- 下記一般式(11)で表される化合物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光材料を含む発光層を基板上に有することを特徴とする有機発光素子。
- 有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項9に記載の有機発光素子。
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