JP7361564B2 - 第14族元素を有するトリアジン化合物 - Google Patents
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Description
ここで、特許文献1にかかるトリアジン化合物は、前記の特性を所定のレベルにおいては十分に満たしているが、さらに高い発光効率を有する材料の開発が求められている。
また、本開示の他の態様は、上記トリアジン化合物を用い高い発光効率を有する有機電界発光素子を提供することに向けられている。
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ビフェニリル基またはナフチル基を表す;
Ar3は、
水素原子、
炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、または、
6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基を表す;
Ar1、Ar2およびAr3は、各々独立に、フッ素原子、炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい;
Rは、同一または相異なって、
炭素数1から6のアルキル基、
炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよい炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、
炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよい6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基、または、
炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよいヘテロ原子が第16族元素である炭素数4から14の複素環基を表す;
隣接する2つのRは、それぞれ一体となって、当該2つのRが結合するZを含む5または6員環を形成していてもよい;
Lは、フェニレン基を表す;
Zは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、またはスズ原子を表す;
pは、0、1または2を表す。
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ビフェニリル基またはナフチル基を表す;
Ar3は、
水素原子、
炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、または、
6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基を表す;
Ar1、Ar2およびAr3は、各々独立に、フッ素原子、炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい;
Rは、同一または相異なって、
炭素数1から6のアルキル基、
炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよい炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、
炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよい6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基、または、
炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよいヘテロ原子が第16族元素である炭素数4から14の複素環基を表す;
隣接する2つのRは、それぞれ一体となって、当該2つのRが結合するZを含む5または6員環を形成していてもよい;
Lは、フェニレン基を表す;
Zは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、またはスズ原子を表す;
p’は、1または2を表す;
M1は、ZnY1、MgY2、Sn(Y3)3、または、B(OY4)2を表す;
Y1およびY2は、各々独立に、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す;
Y3は、同一または相異なって、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す;
Y4は、同一または相異なって、水素原子、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す;
2つの(OY4)基は、一体となって、当該2つの(OY4)基が結合するホウ素原子とともに環を形成していてもよい;
X1は、塩素原子、臭素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基またはヨウ素原子を表す。
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ビフェニリル基またはナフチル基を表す;
Ar3は、
水素原子、
炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、または、
6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基を表す;
Ar1、Ar2およびAr3は、各々独立に、フッ素原子、炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい;
Rは、同一または相異なって、
炭素数1から6のアルキル基、
炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよい炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、
炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよい6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基、または、
炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよいヘテロ原子が第16族元素である炭素数4から14の複素環基を表す;
隣接する2つのRは、それぞれ一体となって、当該2つのRが結合するZを含む5または6員環を形成していてもよい;
Lは、フェニレン基を表す;
Zは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、またはスズ原子を表す;
p’’は、1または2を表す;
X2は、塩素原子、臭素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基またはヨウ素原子を表す;
M2は、ZnY1、MgY2、Sn(Y3)3、または、B(OY4)2を表す;
Y1およびY2は、各々独立に、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す;
Y3は、同一または相異なって、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す;
Y4は、同一または相異なって、水素原子、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す;
2つの(OY4)基、一体となって、当該2つの(OY4)基が結合するホウ素原子とともに環を形成していてもよい。
本開示の他の態様によれば、高い発光効率を有する有機電界発光素子を提供することができる。
本開示の一態様にかかるトリアジン化合物は、式(1)で表される:
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ビフェニリル基またはナフチル基を表す;
Ar3は、
水素原子、
炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、または、
6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基を表す;
Ar1、Ar2およびAr3は、各々独立に、フッ素原子、炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい;
Rは、同一または相異なって、
炭素数1から6のアルキル基、
炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよい炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、
炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよい6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基、または、
炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよいヘテロ原子が第16族元素である炭素数4から14の複素環基を表す;
隣接する2つのRは、それぞれ一体となって、当該2つのRが結合するZを含む5または6員環を形成していてもよい;
Lは、フェニレン基を表す;
Zは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、またはスズ原子を表す;
pは、0、1または2を表す。
トリアジン化合物(1)は、式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)、(1e)、(1f)、(1g)、(1h)、(1i)、または(1j)で表される。
また、式(1a)、式(1b)、または(1c)で表される化合物のうち、特に式(11a)、式(11b)、または式(11c)で表される化合物であることがより好ましい。
qは、0または1を表す。
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ビフェニリル基またはナフチル基を表す。Ar1およびAr2は、各々独立に、フッ素原子、炭素数1から4のアルキル基およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。
トリアジン化合物(1)の合成が容易な点で、Ar1およびAr2は、同一の基であることが好ましい。
Ar3は、
(i)水素原子、
(ii)炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、または、
(iii)炭素数4から14の含窒素複素環基を表す。
Ar3は、フッ素原子、炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。
該芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、フェナントリル基、アントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、トリフェニレニル基、フルオランテニル基が挙げられる。これらの基はフッ素原子、炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。該炭素数1から4のアルキル基は、直鎖状、分岐状、環状アルキル基のいずれでもよく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、2-メチルプロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、2-ブチル基、tert-ブチル基を例示することができる。
該含窒素複素環としては、例えば、ピリジル基、ピペリジル基、ベンゾ[b]キノリル基、フェニルピリジル基、カルバゾリル基等が挙げられる。これらの基はフッ素原子、炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。該炭素数1から4のアルキル基は、直鎖状、分岐状、環状アルキル基のいずれでもよく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、2-メチルプロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、2-ブチル基、tert-ブチル基を例示することができる。
水素原子、または、
無置換の、もしくは、メチル基で置換された、
炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、または、
6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基であることが好ましく、
さらに、Ar3が、水素原子、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、ジメチルフルオレニル基、ピリジル基、ジメチルピリジル基、またはフェニルピリジル基であることが特に好ましい。
Rは、同一または相異なって、
(i)炭素数1から6のアルキル基、
(ii)炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよい炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、
(iii)炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよい6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基、または、
(iv)炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよいヘテロ原子が第16族元素である炭素数4から14の複素環基を表す。
ここで、隣接する2つのRは、それぞれ一体となって、当該2つのRが結合するZを含む5または6員環を形成していてもよい。
該炭素数1から6のアルキル基としては、例えば、直鎖状、分岐状、環状アルキル基のいずれでもよく、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、2-メチルプロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、2-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基等が挙げられる。トリアジン化合物(1)の合成が容易な点で、Rが、メチル基であることが好ましい。
該芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、フェナントリル基、アントリル基、ピレニル基、フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、トリフェニレニル基、フルオランテニル基等が挙げられる。これらの基は炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよい。該炭素数1から4のアルキル基は、直鎖状、分岐状、環状アルキル基のいずれでもよく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、2-メチルプロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、2-ブチル基、tert-ブチル基を例示することができる。トリアジン化合物(1)の合成が容易な点で、Rが、無置換の炭素数6から14の芳香族炭化水素基またはメチル基で置換された炭素数6から14の芳香族炭化水素基であることが好ましく、フェニル基またはビフェニリル基が特に好ましい。
該含窒素複素環としては、例えば、ピリジル基、ピペリジル基、ベンゾ[b]キノリル基、フェニルピリジル基、カルバゾリル基等が挙げられる。これらの基は炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。該炭素数1から4のアルキル基は、直鎖状、分岐状、環状アルキル基のいずれでもよく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、2-メチルプロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、2-ブチル基、tert-ブチル基を例示することができる。トリアジン化合物(1)の合成が容易な点で、Rが、ピリジル基であることが好ましい。
該複素環としては例えば、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ベンゾナフトフラニル基またはベンゾナフトチオフェニル基が挙げられる。これらの基は炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい。該炭素数1から4のアルキル基は、直鎖状、分岐状、環状アルキル基のいずれでもよく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、2-メチルプロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、2-ブチル基、tert-ブチル基を例示することができる。トリアジン化合物(1)がより高性能な有機電界発光素子の形成に資するものとなる点で、Rが、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基であることが好ましい。
3つのRすべてが互いに異なっていてもよく、
3つのRすべてが同一であってもよく、
3つのRのうちの2つが同一であり、残りの1つが他の2つと異なっていてもよい、
のうちいずれかであることを示す。
炭素数1から4のアルキル基、または、
無置換の、もしくは、メチル基で置換された、
炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、
6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基、もしくは、
ヘテロ原子が第16族元素である炭素数4から14の複素環基であることがより好ましい。
Lは、フェニレン基を表す。フェニレン基としては例えば、オルトフェニレン基(1,2-フェニレン基)、メタフェニレン基(1,3-フェニレン基)、パラフェニレン基(1,4-フェニレン基)が挙げられる。トリアジン化合物(1)がより高性能な有機電界発光素子の形成に資するものとなる点で、Lが、メタフェニレン基(1,3-フェニレン基)またはパラフェニレン基(1,4-フェニレン基)であることが好ましく、メタフェニレン基(1,3-フェニレン基)であることが特に好ましい。
Zは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、またはスズ原子を表す。トリアジン化合物(1)がより高性能な有機電界発光素子の形成に資するものとなる点で、Zが、炭素原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子であることが好ましく、ケイ素原子またはゲルマニウム原子であることが特に好ましい。
pは、0、1または2を表す。トリアジン化合物(1)がより高性能な有機電界発光素子の形成に資するものとなる点で、pは0または1であることが好ましい。
トリアジン化合物(1)の具体例としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下の1-1から1-192に示す構造の化合物を例示することができる。有機電界発光素子における電子輸送材としての性能がよい点で、トリアジン化合物(1)としては1-1、1-2、1-28、1-40、1-41、1-66、1-74,1-133、1-148、1-165、1-178、または1-179で表される化合物が好ましい。
トリアジン化合物(1)に含まれるトリアジン化合物(1a)および(1b)は、次の反応式に示される工程1または2により製造することができる。
すなわち、トリアジン化合物(1a)の製造方法は、式(2)で表される化合物と、式(3)で表される化合物とを、カップリング反応させることを含む。
また、トリアジン化合物(1b)の製造方法は、式(4)で表される化合物と、式(5)で表される化合物とを、カップリング反応させることを含む。
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ビフェニリル基またはナフチル基を表す;
Ar3は、
水素原子、
炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、または、
6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基を表す;
Ar1、Ar2およびAr3は、各々独立に、フッ素原子、炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい;
Rは、同一または相異なって、
炭素数1から6のアルキル基、
炭素数1から4のアルキル基で置換されていてもよい炭素数6から20の単環、連結環、もしくは縮合環の芳香族炭化水素基、
炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよい6員環のみからなる炭素数4から14の含窒素芳香族基、または、
炭素数1から4のアルキル基もしくはフェニル基で置換されていてもよいヘテロ原子が第16族元素である炭素数4から14の複素環基を表す;
隣接する2つのRは、それぞれ一体となって、当該2つのRが結合するZを含む5または6員環を形成していてもよい;
Lは、フェニレン基を表す;
Zは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、またはスズ原子を表す;
p’およびp”は、各々独立に1または2を表す;
M1は、ZnY1、MgY2、Sn(Y3)3、または、B(OY4)2を表す;
M2は、ZnY1、MgY2、Sn(Y3)3、または、B(OY4)2を表す;
Y1およびY2は、各々独立に、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す;
Y3は、同一または相異なって、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す;
Y4は、同一または相異なって、水素原子、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す;
2つの(OY4)基は、一体となって、当該2つの(OY4)基が結合するホウ素原子とともに環を形成していてもよい;
X1は、塩素原子、臭素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基またはヨウ素原子を表す;
X2は、塩素原子、臭素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基またはヨウ素原子を表す。
Sn(Y3)3としては、特に限定されるものではないが、例えば、Sn(Me)3、Sn(Bu)3等が例示できる。
B(OY4)2としては、特に限定されるものではないが、例えば、B(OH)2、B(OMe)2、B(OiPr)2、B(OBu)2、B(OPh)2等を例示することができる。なお、Meはメチル基、iPrはイソプロピル基、Buはブチル基、Phはフェニル基を示す。
化合物(3)としては次の3-1から3-60を例示できるが本開示はこれらに限定されるものではない。なお、式(3-1)から(3-60)中、X1は式(3)と同じ定義である。
塩化パラジウム、酢酸パラジウム、トリフルオロ酢酸パラジウム、硝酸パラジウム等のパラジウム塩;
π-アリルパラジウムクロリドダイマ-、パラジウムアセチルアセトナト、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム、ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム等の錯化合物;および、
ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロ(1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン)パラジウム、ビス(トリ-tert-ブチルホスフィン)パラジウム、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウム等の第三級ホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体;
を例示することができる。
工程1は、反応の終了後に通常の処理をすることで得られる。必要に応じて、再結晶、カラムクロマトグラフィー、昇華または分取HPLC等で精製してもよい。
工程2は、式(4)で表される化合物と、式(5)で表される化合物と、を、カップリング反応させ、トリアジン化合物(1b)を製造する工程である。ここで、カップリング反応は、触媒の存在下で行うことが好ましい。工程2は、鈴木-宮浦反応、根岸反応、玉尾-熊田反応、右田-小杉-スティレ反応等の、一般的なカップリング反応の反応条件を適用することにより、収率よく目的物を得ることができる。工程2に鈴木-宮浦反応の反応条件を適用する場合は、塩基存在下に行うことが好ましい。また、触媒としてはパラジウム触媒が好ましい。
式(4)で表されるトリアジン化合物は、式(2)で表される化合物の具体例である式(2-1)~(2-36)におけるM1を、X2に置き換えた化合物を例示することができる。ここで、X2は式(4)と同じ定義である。
X3は、塩素原子、臭素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基またはヨウ素原子を表す;
M3は、ZnY1、MgY2、Sn(Y3)3、または、B(OY4)2を表す;
Y3は、同一または相異なって、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す;
Y4は、同一または相異なって、水素原子、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す。また、2つの(OY4)基が一体となって結合するホウ素原子とともに環を形成していてもよい。
工程3は、式(6)で表される化合物と、式(7)で表される化合物とを、カップリング反応させ、トリアジン化合物(1c)を製造する工程であり、例えば、合成実施例-6に示した条件を適用することで収率よく得ることができる。ここで、カップリング反応は、触媒の存在下で行うことが好ましい。触媒としては、パラジウム触媒が好ましい。
工程3で得られるトリアジン化合物(1c)の好ましい例としては、1-28から1-39の構造の化合物を例示することができる。
本開示の一態様にかかる有機電界発光素子用材料は、前述したトリアジン化合物(1)を含有する。
トリアジン化合物(1)は、例えば、有機電界発光素子用電子輸送材料として用いることができる。トリアジン化合物(1)を含む有機電界発光素子用材料は、駆動電圧、発光効率および寿命を高次元に達成し、種々の用途および様々な環境下で利用可能な有機電界発光素子の作製に資するものである。
本開示の一態様にかかる有機電界発光素子用材料は、前述したトリアジン化合物(1)を含有する。
以下、トリアジン化合物(1)を含む有機電界発光素子(以下、単に有機電界発光素子と称することがある)について説明する。
本開示の一態様にかかる有機電界発光素子は、トリアジン化合物(1)を含有する。
有機電界発光素子の構成については特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す(i)~(v)の構成が挙げられる。
(i):陽極/発光層/陰極
(ii):陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(iii):陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(iv):陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(v):陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
なお、図1に示す有機電界発光素子は、いわゆるボトムエミッション型の素子構成を有するものであるが、本開示の一態様にかかる有機電界発光素子はボトムエミッション型の素子構成に限定されるものではない。すなわち、本開示の一態様にかかる有機電界発光素子は、トップエミッション型など、他の公知の素子構成であってもよい。
図1に示される構成例において有機電界発光素子100は、発光層5、電子輸送層6および電子注入層7からなる群より選ばれる1層以上にトリアジン化合物(1)を含む。特に、電子輸送層6がトリアジン化合物(1)を含むことが好ましい。なお、トリアジン化合物(1)は、有機電界発光素子が備える複数の層に含まれていてもよい。
なお、以下においては、電子輸送層6がトリアジン化合物(1)を含む有機電界発光素子100について説明する。
基板1としては特に限定はなく、例えばガラス板、石英板、プラスチック板などが挙げられる。
基板1としては、例えば、ガラス板、石英板、プラスチック板、プラスチックフィルムなどが挙げられる。これらの中でも、ガラス板、石英板、光透過性プラスチックフィルムが好ましい。
光透過性プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルムが挙げられる。
なお、基板1側から発光が取り出される構成の場合、基板1は光の波長に対して透明である。
基板1上(正孔注入層3側)には陽極2が設けられている。
陽極の材料としては、仕事関数の大きい(例えば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が挙げられる。陽極の材料の具体例としては、Auなどの金属;CuI、酸化インジウム-スズ(ITO;Indium Tin Oxide)、SnO2、ZnOなどの導電性透明材料が挙げられる。
発光が陽極を通過して取り出される構成の有機電界発光素子の場合、陽極は当該発光を通すかまたは実質的に通す導電性透明材料で形成される。
陽極2と後述する発光層5との間には、陽極2側から、正孔注入層3、正孔輸送層4がこの順で設けられている。
正孔輸送層4と後述する電子輸送層6との間には、発光層5が設けられている。
発光層の材料としては、燐光発光材料、蛍光発光材料、熱活性化遅延蛍光発光材料が挙げられる。発光層では電子・正孔対が再結合し、その結果として発光が生じる。
発光層5と後述する電子注入層7との間には、電子輸送層6が設けられている。
電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有する。電子輸送層を陰極と発光層との間に介在させることによって、電子がより低い電界で発光層に注入される。
なお、トリアジン化合物(1)が電子輸送層に含まれず、他の層に含まれる場合は、従来公知の電子輸送材料から選ばれる1種以上を、電子輸送層を構成する電子輸送材料として用いることができる。
電子輸送層6と後述する陰極8との間には、電子注入層7が設けられている。
電子注入層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有する。電子注入層を陰極と発光層との間に介在させることによって、電子がより低い電界で発光層に注入される。
電子注入層7上には陰極8が設けられている。
陽極を通過した発光のみが取り出される構成の有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、陰極は任意の導電性材料から形成することができる。
陰極の材料としては、例えば、仕事関数の小さい金属(以下、電子注入性金属とも称する)、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物が挙げられる。ここで、仕事関数の小さい金属とは、例えば、4eV以下の金属である。
陰極の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、希土類金属などが挙げられる。
これらの中で、電子注入性および酸化など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などが好ましい。
以上説明した、電極(陽極、陰極)を除く各層は、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB(Langmuir-Blodgett method)法などの公知の方法によって薄膜化することにより、形成することができる。各層の材料は、それ単独で用いてもよく、必要に応じて結着樹脂などの材料、溶剤と共に用いてもよい。
このようにして形成された各層の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常は5nm~5μmの範囲である。
1H-NMRの測定には、Bruker ASCEND 400(400MHz;BRUKER製)を用いた。1H-NMRは、重クロロホルム(CDCl3)を測定溶媒とし、内部標準物質としてテトラメチルシラン(TMS)を用いて測定した。
ガラス転移温度の測定はDSC(Differential scanning calorimetry)装置 DSC6220(製品名、日立ハイテクサイエンス社製)を用いて窒素雰囲気下(流量50ml/min)にて行った。DSC測定におけるリファレンスは酸化アルミニウム(Al2O3)を使用し、試料は10mgで測定を行った。
測定の前処理として、試料を50℃から融点以上の温度まで10℃/分の速度で温度を上昇させて融解させた後、液体窒素にて急冷を行った。続いて、前処理した試料を50℃から10℃/分の速度で温度を上昇させ、ガラス転移温度、結晶化温度および融点を測定した。
有機電界発光素子の発光特性は、25℃環境下、各実施例(後述)で作製した素子に直流電流を印加し、輝度計 BM-9(製品名、トプコンテクノハウス社製)を用いて評価した。
また、試薬類は市販品を用いた。
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):6.84(tt,J=7.4,1.2Hz,1H),7.02(ddd,J=8.0,7.6,1.4Hz,2H),7.18(dd,J=8.0,1.0Hz,2H),7.38-7.67(m,30H),8.68(dd,J=1.6Hz,1H),8.73(ddd,6.8,1.6,1.6Hz,4H),8.76(dd,J=1.6Hz,1H)
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):7.38-7.47(m,9H),7.51-7.68(m,16H),7.18(dd,J=8.0,1.0Hz,2H),7.75(dd,J=7.1,1.4Hz,1H),7.86(ddd,7.7,1.8,1.3Hz,1H),7.94(dd,J=1.8,1.8Hz,1H),8.00(s、1H),8.77(ddd,J=6.7,1.5,1.4Hz,4H),8.90(dd,1.6,1.6Hz,1H),8.95(dd,1.6,1.6Hz,1H).
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):7.13-7.24(m,2H),7.26-7.30(m,4H),7.39(dd,J=1.6,1.4Hz,1H),7.40-7.59(m,16H),7.60-7.64(m,10H),7.65-7.66(m,2H),8.68(dd,J=1.6,1.6Hz,1H),8.74(ddd,6.8,1.7,1.4Hz,4H),8.85(dd,J=1.7,1.6Hz,1H).
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):7.39-7.50(m,10H),7.51-7.67(m,14H),7.75(dd,J=8.2,1.8Hz,2H),7.81(ddd,J=8.3,8.2,1.1,4H),8.07(dd,J=1.8,1.8Hz,1H),8.80(ddd,J=6.4,2.0,1.4Hz,4H),8.98-9.01(m,2H).
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):7.15-7.25(m,8H),7.25-7.32(m,15H),7.36(ddd,J=8.6,2.2,1.2Hz,2H),7.48-7.66(m,11H),8.62(dd,J=1.6,1.6Hz,1H),8.73(ddd,J=6.5,1.6,1.4Hz,4H),8.82(dd,J=1.6Hz,1H).
1HNMR(CDCl3)δ1.31(s,12H),7.30(td,J=7.4,2.5Hz,1H),7.35-7.41(m,8H),7.41-7.46(m,3H),7.51-7.54(m,2H),7.60(td,J=6.5,2.5Hz,6H),7.87(dd,J=1.1,0.8Hz,1H),8.07(t,J=1.1Hz,1H),8.12(dd,J=1.1,0.8Hz,1H).
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):7.40(tt,J=7.6,1.3Hz,1H),7.43-7.59(m,15H),7.62(tt,J=7.6,0.7Hz,2H),7.68-7.73(m,8H),8.10(dd,J=1.8,0.5Hz,1H),8.68(dt,J=6.9,1.5Hz,4H),9.01(dd,J=5.9,1.8Hz,1H).
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):9.04(dt,J=9.0,1.7Hz,2H),8.81(dt,J=6.8,1.7Hz,4H),8.24(td,J=7.0,1.5Hz,4H),8.13(t,J=1.7Hz,1H),8.10(t,J=1.8Hz,1H),8.00(s,2H),7.91(td,J=7.7,1.4Hz,1H),7.84(d,J=1.2Hz,1H),7.82(t,J=1.3Hz,1H),7.72(t,J=7.7Hz,1H),7.50-7.63(m,15H),7.42-7.49(m,4H).
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):0.14(s,9H),7.12-7.14(m,2H),7.24(s,1H),7.38-7.48(m,3H),7.56-7.65(m,7H),8.49-8.51(m,2H),8.78-8.81(m,4H),8.85(dd,J=8.0,1.8Hz,1H),8.90(d,J=1.6Hz,1H)
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):7.18(t,J=8.0Hz,4H),7.36-7.51(m,13H),7.55-7.72(m,12H),7.76(d,J=1.8Hz,1H),7.78-7.82(m,2H),7.87(d,J=7.8Hz,1H),7.95-7.99(m,5H),8.70-8.73(m,3H)
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm):0.94(s,3H),7.37-7.47(m,7H),7.52-7.66(m,14H),7.94(brs,1H),7.96(t,J=1.7Hz,1H),8.79(dt,J=6.8,1.7Hz,4H),8.93(t,J=1.7Hz,1H),8.95(t,J=1.7Hz,1H).
1H-NMR(CDCl3)δ7.39-7.50(m,10H),7.51-7.67(m,14H),7.75(dd,J=8.2,1.8Hz,2H),7.81(ddd,J=8.3,8.2,1.1Hz,4H),8.07(dd,J=1.8,1.8Hz,1H),8.80(ddd,J=6.4,2.0,1.4Hz,4H),8.98-9.01(m,2H).
陽極2をその表面に備えた基板1として、2mm幅の酸化インジウム-スズ(ITO)膜(膜厚110nm)がストライプ状にパターンされたITO透明電極付きガラス基板を用意した。ついで、この基板をイソプロピルアルコールで洗浄した後、オゾン紫外線洗浄にて表面処理を行った。
洗浄後の表面処理が施された基板上に、真空蒸着法で各層の真空蒸着を行い、各層を積層形成した。
まず、真空蒸着槽内に前記ガラス基板を導入し、1.0×10-4Paまで減圧した。そして、以下の順で、各層の成膜条件に従ってそれぞれ作製した。なお、各有機材料は抵抗加熱方式により成膜した。
昇華精製したN-[1,1’-ビフェニル]-4-イル-9,9-ジメチル-N-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾ-ル-3-イル)フェニル]-9H-フルオレン-2-アミンと1,2,3-トリス[(4-シアノ-2,3,5,6-テトラフルオロフェニル)メチレン]シクロプロパンとを99:1(質量比)の割合で10nm成膜し、正孔注入層3を作製した。成膜速度は0.1nm/秒の速度であった。
昇華精製したN-[1,1’-ビフェニル]-4-イル-9,9-ジメチル-N-[4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル]-9H-フルオレン-2-アミンを0.2nm/秒の速度で85nm成膜し、第一正孔輸送層41を作製した。
昇華精製したN-フェニル-N-(9,9-ジフェニルフルオレン-2-イル)-N-(1,1’-ビフェニル-4-イル)アミンを0.15nm/秒の速度で5nm成膜し、第二正孔輸送層42を作製した。
昇華精製した3-(10-フェニル-9-アントリル)-ジベンゾフランと2,7-ビス[N,N-ジ-(4-tertブチルフェニル)]アミノ-ビスベンゾフラノ-9,9’-スピロフルオレンとを95:5(質量比)の割合で20nm成膜し、発光層5を作製した。成膜速度は0.1nm/秒であった。
合成実施例-1で合成した2,4-ジフェニル-6-[3-トリフェニルシリル-1,1’:5’,1’’:2’’,1’’’-クアテルフェニル-3’-イル]-1,3,5-トリアジン(1-41)を0.05nm/秒の速度で6nm成膜し、正孔阻止層9を作製した。
昇華精製した4,6-ジフェニル-2-(4-{4-[4’-シアノ-(1,1’-ビフェニル)-4-イル]ナフタレン-1-イル}フェニル)-1,3,5-トリアジンおよび8-ヒドロキシキノリノラートリチウム(以下、Liq)を50:50(質量比)の割合で25nm成膜し、電子輸送層6を作製した。成膜速度は0.15nm/秒であった。
Liqを0.02nm/秒の速度で1nm成膜し、電子注入層7を作製した。
最後に、基板1上のITOストライプ(陽極2)と直交するようにメタルマスクを配し、陰極8を成膜した。陰極は、銀/マグネシウム(質量比1/10)と銀とを、この順番で、それぞれ80nmと20nmとで成膜し、2層構造とした。銀/マグネシウムの成膜速度は0.5nm/秒、銀の成膜速度は成膜速度0.2nm/秒であった。
さらに、この素子を酸素および水分濃度1ppm以下の窒素雰囲気グローブボックス内で封止した。封止は、ガラス製の封止キャップと成膜基板(素子)とを、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス社製)を用いて行った。
素子実施例-1において、正孔阻止層6に、化合物1-41を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)する代わりに、合成実施例-2で合成した2,4-ジフェニル-6-[3-トリフェニルシリル-1,1’:5’,1’’-テルフェニル-3’-イル]-1,3,5-トリアジン(1-40)を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)した以外は、素子実施例-1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
素子実施例-1において、正孔阻止層6に、化合物1-41を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)する代わりに、合成実施例-3で合成した2,4-ジフェニル-6-[4-トリフェニルシリル-1,1’:5’,1’’:2’’,1’’’-クアテルフェニル-3’-イル]-1,3,5-トリアジン(1-2)を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)した以外は、素子実施例-1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
素子実施例-1において、正孔阻止層6に、化合物1-41を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)する代わりに、合成実施例-4で合成した2,4-ジフェニル-6-[4-トリフェニルシリル-1,1’:5’,1’’-テルフェニル-3’-イル]-1,3,5-トリアジン(1-1)を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)した以外は、素子実施例-1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
素子実施例-1において、正孔阻止層6に、化合物1-41を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)する代わりに、合成実施例-5で合成した2,4-ジフェニル-6-[4-トリフェニルメチル-1,1’:5’,1’’:2’’,1’’’-クアテルフェニル-3’-イル]-1,3,5-トリアジン(1-66)を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)した以外は、素子実施例-1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
素子実施例-1において、正孔阻止層6に、化合物1-41を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)する代わりに、合成実施例-6で合成した2,4-ジフェニル-6-[(5-フェニル-3-トリフェニルシリル)フェニル]-1,3,5-トリアジン(1-28)を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)した以外は、素子実施例-1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
素子実施例-1において、正孔阻止層6に、化合物1-41を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)する代わりに、合成実施例-7で合成した2,4-ジフェニル-6-[(5-フェニル-3-トリフェニルゲルミル)フェニル]-1,3,5-トリアジン(1-74)を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)した以外は、素子実施例-1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
素子実施例-1において、正孔阻止層6に、化合物1-41を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)する代わりに、合成実施例-8で合成した4,6-ジフェニル-2-[3-トリフェニルシリル-(1,1’:3’,1’’)-テルフェニル-3’’-イル]-1,3,5-トリアジン(1-171)を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)した以外は、素子実施例-1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
素子実施例-1において、正孔阻止層6に、化合物1-41を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)する代わりに、参考例-1で合成した2,4-ジフェニル-6-[5-(フェナントレン-9-イル)-ビフェニル-3-イル]-1,3,5-トリアジン(化合物 ETL-1)を6nm成膜(成膜速度0.05nm/秒)した以外は、素子実施例-1と同じ方法で有機電界発光素子を作製した。
2 陽極
3 正孔注入層
41 第一正孔輸送層
42 第二正孔輸送層
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
100 有機電界発光素子
Claims (20)
- 式(1)で表されるトリアジン化合物:
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ビフェニリル基またはナフチル基を表す;
Ar3は、
フェニル基を表す;
Ar1、およびAr 2 は、各々独立に、フッ素原子、炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい;
Rは、フェニル基を表す;
Lは、フェニレン基を表す;
Zは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、またはスズ原子を表す;
pは、0、1または2を表す。 - 式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)、または(1e)で表される、請求項1に記載のトリアジン化合物:
- 式(1a)、式(1b)、または(1c)で表される、請求項1に記載のトリアジン化合物:
- 式(11a)、式(11b)、または式(11c)で表される、請求項1に記載のトリアジン化合物:
qは、0または1を表す。 - Zが、炭素原子、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子である請求項1から4のいずれか1項に記載のトリアジン化合物。
- Zが、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子である請求項1から5のいずれか1項に記載のトリアジン化合物。
- Zが、ケイ素原子である請求項1から6のいずれか1項に記載のトリアジン化合物。
- Ar1およびAr2が、各々独立に、フェニル基またはビフェニリル基である請求項1から7のいずれか1項に記載のトリアジン化合物。
- Ar1およびAr2が、同一の基である請求項1から8のいずれか1項に記載のトリアジン化合物。
- Lが、メタフェニレン基またはパラフェニレン基である請求項1から9のいずれか1項に記載のトリアジン化合物。
- Lが、メタフェニレン基である請求項1から10のいずれか1項に記載のトリアジン化合物。
- pが、0または1である、請求項1から11のいずれか1項に記載のトリアジン化合物。
- 式(2)で表される化合物と、式(3)で表される化合物とを、カップリング反応させることを含む、式(1a)で表されるトリアジン化合物の製造方法:
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ビフェニリル基またはナフチル基を表す;
Ar3は、
フェニル基を表す;
Ar1、およびAr 2 は、各々独立に、フッ素原子、炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい;
Rは、フェニル基を表す;
Lは、フェニレン基を表す;
Zは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、またはスズ原子を表す;
p’は、1または2を表す;
M1は、ZnY1、MgY2、Sn(Y3)3、または、B(OY4)2を表す;
Y1およびY2は、各々独立に、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す;
Y3は、同一または相異なって、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す;
Y4は、同一または相異なって、水素原子、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す;
2つの(OY4)基は、一体となって、当該2つの(OY4)基が結合するホウ素原子とともに環を形成していてもよい;
X1は、塩素原子、臭素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基またはヨウ素原子を表す。 - 式(4)で表される化合物と、式(5)で表される化合物と、をカップリング反応させることを含む、式(1b)で表されるトリアジン化合物の製造方法:
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ビフェニリル基またはナフチル基を表す;
Ar3は、
フェニル基を表す;
Ar1、およびAr 2 は、各々独立に、フッ素原子、炭素数1から4のアルキル基、およびフェニル基からなる群より選ばれる1つ以上の基で置換されていてもよい;
Rは、フェニル基を表す;
Lは、フェニレン基を表す;
Zは、炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、またはスズ原子を表す;
p”は、1または2を表す;
X2は、塩素原子、臭素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基またはヨウ素原子を表す;
M2は、ZnY1、MgY2、Sn(Y3)3、または、B(OY4)2を表す;
Y1およびY2は、各々独立に、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子を表す;
Y3は、同一または相異なって、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す;
Y4は、同一または相異なって、水素原子、炭素数1から4のアルキル基またはフェニル基を表す;
2つの(OY4)基は、一体となって、当該2つの(OY4)基が結合するホウ素原子とともに環を形成していてもよい。 - M1またはM2が、B(OY4)2である請求項13または14に記載のトリアジン化合物の製造方法。
- Zが、ケイ素原子、またはゲルマニウム原子である請求項13から15のいずれか1項に記載のトリアジン化合物の製造方法。
- Zが、ケイ素原子である請求項13から16のいずれか1項に記載のトリアジン化合物の製造方法。
- 前記カップリング反応が、第三級ホスフィンを配位子として有するパラジウム触媒の存在下で行われる、請求項13から17のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記カップリング反応が、トリフェニルホスフィンまたは2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニルを配位子として有するパラジウム触媒の存在下で行われる、請求項13から18のいずれか1項に記載の製造方法。
- 請求項1から12のいずれか1項に記載のトリアジン化合物を含有する、有機電界発光素子。
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