(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-07
(45)【発行日】2024-03-15
(54)【発明の名称】トリアジン化合物
(51)【国際特許分類】
C07D 401/10 20060101AFI20240308BHJP
C09K 11/06 20060101ALI20240308BHJP
H10K 50/10 20230101ALI20240308BHJP
H10K 50/16 20230101ALI20240308BHJP
【FI】
C07D401/10 CSP
C09K11/06 690
H05B33/14 A
H05B33/22 B
(21)【出願番号】P 2020059303
(22)【出願日】2020-03-30
【審査請求日】2023-02-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000003300
【氏名又は名称】東ソー株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000173762
【氏名又は名称】公益財団法人相模中央化学研究所
(72)【発明者】
【氏名】平野 雅也
(72)【発明者】
【氏名】新屋 宏和
(72)【発明者】
【氏名】新井 信道
(72)【発明者】
【氏名】野村 桂甫
(72)【発明者】
【氏名】相原 秀典
(72)【発明者】
【氏名】山縣 拓也
(72)【発明者】
【氏名】西浦 利紀
【審査官】鳥居 福代
(56)【参考文献】
【文献】特開2007-314503(JP,A)
【文献】国際公開第2015/125814(WO,A1)
【文献】国際公開第2014/171541(WO,A1)
【文献】国際公開第2021/079915(WO,A1)
【文献】特開2021-070682(JP,A)
【文献】特開2021-102601(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07D
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(1)で表されるトリアジン化合物:
【化1】
式中、
Ar
1およびAr
2は、各々独立に、フェニル基、ナフチル基、またはビフェニリル基を表す;
Ar
3は、炭素数6から18の芳香族炭化水素基を表す;
Ar
4は、フェニル基、ナフチル基、またはビフェニリル基を表す;
Ar
1、Ar
2、Ar
3およびAr
4は、各々独立に、メチル基、フェニル基およびシアノ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;
X
1およびX
2は、いずれか一方がNを表し、他方がC-Hを表す。
【請求項2】
Ar
1およびAr
2が、同一の基である請求項1に記載のトリアジン化合物。
【請求項3】
Ar
1およびAr
2が、フェニル基または4-ビフェニリル基である請求項2に記載のトリアジン化合物。
【請求項4】
Ar
4が、フェニル基である請求項1から3のいずれか1項に記載のトリアジン化合物。
【請求項5】
Ar
3が、フェニル基、ナフチル基、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、またはトリフェニレニル基である請求項1から4のいずれか1項に記載のトリアジン化合物。
【請求項6】
Ar
3がフェニル基、またはフェナントリル基である請求項1から5のいずれか1項に記載のトリアジン化合物。
【請求項7】
式(1-103)、または(1-37)で表されるトリアジン化合物。
【化2】
【請求項8】
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を含有する、有機電界発光素子用材料。
【請求項9】
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を含有する、有機電界発光素子用電子輸送材料。
【請求項10】
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を含有する、有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トリアジン化合物、有機電界発光素子用材料、有機電界発光素子用電子輸送材料、および有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
有機電界発光素子は、小型モバイル等の用途で実用化が始まっている。しかしながら、更なる用途拡大には性能向上が必須であり、高い発光効率特性、長寿命特性を有する材料が求められている。また、有機電界発光素子に用いられる材料においては、当該材料を薄膜にした際の結晶化がしばしば問題となるため、使用可能な環境の拡大の観点から高い結晶化温度を有する材料が求められる。
特許文献1は、長寿命で発光特性の優れた有機電界発光素子用の材料であるトリアジン化合物を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
用途の拡大や、使用可能な環境の拡大に関しては、高い発光効率特性および優れた寿命特性を有し、かつ高い結晶化温度を有する材料の開発が期待されているものの、特許文献1にかかるトリアジン化合物はこれらを十分に満たしているとはいえず、高発光効率、長寿命、高結晶化温度の3つの特性をさらに改良したものが求められている。
【0005】
そこで、本発明の一態様は、高発光効率で、長寿命な有機電界発光素子の形成に資する、高い結晶化温度を有するトリアジン化合物、該トリアジン化合物を含む有機電界発光素子用材料および有機電界発光素子用電子輸送材料を提供することに向けられている。さらに、本発明のさらに他の態様は、高発光効率で、長寿命な有機電界発光素子を提供することに向けられている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によれば、式(1)で表されるトリアジン化合物が提供される:
【0007】
【0008】
式中、
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ナフチル基、またはビフェニリル基を表す;
Ar3は、炭素数6から18の芳香族炭化水素基を表す;
Ar4は、フェニル基、ナフチル基、またはビフェニリル基を表す;
Ar1、Ar2、Ar3およびAr4は、各々独立に、メチル基、フェニル基およびシアノ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;
X1およびX2は、いずれか一方がNを表し、他方がC-Hを表す。
【0009】
本発明の他の態様によれば、上記トリアジン化合物を含有する有機電界発光素子用材料が提供される。
本発明のさらに他の態様によれば、上記トリアジン化合物を含有する有機電界発光素子用電子輸送材料が提供される。
本発明のまたさらに他の態様によれば、上記トリアジン化合物を含有する有機電界発光素子が提供される。
【発明の効果】
【0010】
本発明の一態様によれば、高発光効率で、長寿命な有機電界発光素子の形成に資する、高い結晶化温度を有するトリアジン化合物を提供することができる。また、本発明の他の態様によれば、上記トリアジン化合物を含む有機電界発光素子用材料および有機電界発光素子用電子輸送材料を提供することができる。さらに、本発明のさらに他の態様によれば、高発光効率で、長寿命な有機電界発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本開示の一態様にかかる有機電界発光素子の積層構成の一例を示す概略断面図である。
【
図2】本開示の一態様にかかる有機電界発光素子の他の積層構成の例(素子実施例-1の構成)を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の一態様にかかるトリアジン化合物について詳細に説明する。
<トリアジン化合物>
本発明の一態様にかかるトリアジン化合物は、式(1)で表されるトリアジン化合物である:
【0013】
【0014】
式中、
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ナフチル基、またはビフェニリル基を表す;
Ar3は、炭素数6から18の芳香族炭化水素基を表す;
Ar4は、フェニル基、ナフチル基、またはビフェニリル基を表す;
Ar1、Ar2、Ar3およびAr4は、各々独立に、メチル基、フェニル基およびシアノ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;
X1およびX2は、いずれか一方がNを表し、他方がC-Hを表す。
【0015】
以下、式(1)で示されるトリアジン化合物を、トリアジン化合物(1)と称することもある。トリアジン化合物(1)における置換基の定義及びその好ましい具体例は、それぞれ以下のとおりである。
【0016】
[Ar1、およびAr2について]
Ar1およびAr2は、各々独立に、フェニル基、ナフチル基、またはビフェニリル基を表す。Ar1およびAr2は、各々独立に、メチル基、フェニル基およびシアノ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。
Ar1としては、例えば、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、3,5-ジメチルフェニル基、2-シアノフェニル基、3-シアノフェニル基、4-シアノフェニル基、3,5-ジシアノフェニル基、1-ナフチル基、4-フェニル-1-ナフチル基、4-メチル-1-ナフチル基、4-シアノ-1-ナフチル基、2-ナフチル基、5-フェニル-2-ナフチル基、5-シアノ-2-ナフチル基、m-ターフェニル-4-イル基、m-ターフェニル-2’-イル基、p-ターフェニル-4-イル基、ビフェニル-2-イル基、ビフェニル-3-イル基、ビフェニル-4-イル基、3’-メチル-ビフェニル-3-イル基、3’-シアノ-ビフェニル-3-イル基、4’-メチル-ビフェニル-3-イル基、4’-シアノ-ビフェニル-3-イル基、3’-メチル-ビフェニル-4-イル基、3’-シアノ-ビフェニル-4-イル基、4’-メチル-ビフェニル-4-イル基、4’-シアノ-ビフェニル-4-イル基等が挙げられる。
【0017】
トリアジン化合物(1)の合成が容易な点で、Ar1およびAr2が同一の基であることが好ましい。
電子輸送性材料特性に優れる点で、Ar1およびAr2が、同一の基であって、フェニル基または4-ビフェニリル基であることがさらに好ましい。
【0018】
[Ar3について]
Ar3は炭素数6から18の芳香族炭化水素基を表す。Ar3は、メチル基、フェニル基、およびシアノ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。
【0019】
Ar3としては、例えばフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-フェナントレニル基、2-フェナントレニル基、3-フェナントレニル基、4-フェナントレニル基、9-フェナントレニル基、1-フルオレニル基、2-フルオレニル基、3-フルオレニル基、4-フルオレニル基、9-フルオレニル基、1-アントリル基、2-アントリル基、9-アントリル基、9,9-ジメチルフルオレン-1-イル基、9,9-ジメチルフルオレン-2-イル基、9,9-ジメチルフルオレン-3-イル基、9,9-ジメチルフルオレン-4-イル基、1-トリフェニレニル基、2-トリフェニレニル基、ピレニル基、フルオレニル基、1-トリフェニレニル基、2-トリフェニレニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、3,5-ジメチルフェニル基、2-シアノフェニル基、3-シアノフェニル基、4-シアノフェニル基、3,5-ジシアノフェニル基、1-ナフチル基、4-フェニル-1-ナフチル基、4-メチル-1-ナフチル基、4-シアノ-1-ナフチル基、2-ナフチル基、5-フェニル-2-ナフチル基、5-シアノ-2-ナフチル基等が挙げられる。
トリアジン化合物(1)が電子輸送性材料特性に優れる点で、Ar3がフェニル基、ナフチル基、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、またはトリフェニレニル基であることが好ましい。また、Ar3がフェニル基、またはフェナントリル基であることがより好ましい。
【0020】
[Ar4ついて]
Ar4は、フェニル基、ナフチル基、またはビフェニリル基を表す。Ar4は、メチル基、フェニル基およびシアノ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。
【0021】
Ar4としては、例えば、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、3,5-ジメチルフェニル基、2-シアノフェニル基、3-シアノフェニル基、4-シアノフェニル基、3,5-ジシアノフェニル基、1-ナフチル基、4-フェニル-1-ナフチル基、4-メチル-1-ナフチル基、4-シアノ-1-ナフチル基、2-ナフチル基、5-フェニル-2-ナフチル基、5-シアノ-2-ナフチル基、m-ターフェニル-4-イル基、m-ターフェニル-2’-イル基、p-ターフェニル-4-イル基、ビフェニル-2-イル基、ビフェニル-3-イル基、ビフェニル-4-イル基、3’-メチル-ビフェニル-3-イル基、3’-シアノ-ビフェニル-3-イル基、4’-メチル-ビフェニル-3-イル基、4’-シアノ-ビフェニル-3-イル基、3’-メチル-ビフェニル-4-イル基、3’-シアノ-ビフェニル-4-イル基、4’-メチル-ビフェニル-4-イル基、4’-シアノ-ビフェニル-4-イル基等が挙げられる。
トリアジン化合物(1)が電子輸送性材料特性に優れる点で、フェニル基であることが好ましい。
【0022】
[X1およびX2]
X1およびX2は、いずれか一方がNを表し、他方がC-Hを表す。
【0023】
[トリアジン化合物(1)の具体例]
トリアジン化合物(1)の具体例としては、以下の(1-1)から(1-276)を例示できるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
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1-37、1-67、または1-103で表される化合物が好ましく、1-37または1-103で表される化合物が更に好ましい。
【0048】
次に、トリアジン化合物(1)の製造方法について説明する。
トリアジン化合物(1)は、以下の合成経路(i)~(ii)に示される方法で製造可能である。
【0049】
【0050】
【0051】
式(2)~(10)中、
Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、X1およびX2の定義は、それぞれ、式(1)におけるAr1、Ar2、Ar3、Ar4、X1およびX2の定義と同じである;
Y1、Y2、Y3、Y4およびY5は、各々独立に、ハロゲン原子を表す;
R1は、水素原子、炭素数1~4のアルキル基又はフェニル基を表す;
B(OR1)2の2つのR1は、同一であっても相異なっていてもよい;
2つのOR1基と、ホウ素原子と、が一体となって環を形成していてもよい。
【0052】
Y1、Y2、Y3およびY4で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を例示することができ、トリアジン化合物(1)の収率がよい点で、塩素原子又は臭素原子が好ましい。
【0053】
B(OR1)2としては、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。
2つのOR1基と、ホウ素原子と、が一体となって環を形成している場合のB(OR1)2の例としては、例えば、次の(I)から(VI)で示される基が例示でき、収率がよい点で(II)で示される基が好ましい。
【0054】
【0055】
合成経路(i)~(ii)におけるカップリング反応は、式(2)、(4)、(7)、(8)、または(9)で表されるハロゲン化アリール化合物と、式(3)、(5)、(6)、または(10)で表されるホウ素化合物とをパラジウム触媒及び塩基存在下に反応させる方法であり、一般的な鈴木-宮浦反応の反応条件を適用することができる。
【0056】
ホウ素化合物は、例えばThe Journal of Organic Chemistry,60巻,7508頁,1995年又はThe Journal of Organic Chemistry,65巻,164頁,2000年に開示されている方法に従い製造することができる。
【0057】
ハロゲン化アリール化合物(2)、(4)、(7)、(8)、または(9)は、例えばJournal of the American Chemical Society,74巻,6289頁,1952年又はSynlett,808頁,2002年に従い、製造することができる。また、市販品を用いてもよい。該ハロゲン化アリール化合物は、反応収率がよい点で、ホウ素化合物に対して0.5~3.0モル当量を用いることが好ましい。
【0058】
合成経路(i)~(ii)におけるホウ素化反応は、式(4)で表されるハロゲン化アリール化合物を、パラジウム触媒及び塩基存在下でホウ素試薬(例えばピナコラートボラン、ビスピナコラートジボロンなど)を反応させて式(6)で表されるホウ素化合物を製造する方法である。これらのホウ素化合物は、例えばThe Journal of Organic Chemistry,60巻,7508頁,1995年又はTetrahedron Letters,38巻,3447頁,1997年に開示されている方法に従い製造することができる。
【0059】
前述のカップリング反応及びホウ素化反応に用いるパラジウム触媒としては、例えば、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が挙げられる。さらに、π-アリルパラジウムクロリドダイマー、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;及び、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;が挙げられる。これらはパラジウム塩又は錯化合物に第三級ホスフィンを添加し、反応系中で調製することもできる。
【0060】
第三級ホスフィンとしては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(tert-ブチル)ホスフィン、トリシクロへキシルホスフィン、tert-ブチルジフェニルホスフィン、9,9-ジメチル-4,5-ビス(ジフェニルホスフィノ)キサンテン、2-(ジフェニルホスフィノ)-2’-(N,N-ジメチルアミノ)ビフェニル、2-(ジ-tert-ブチルホスフィノ)ビフェニル、2-(ジシクロへキシルホスフィノ)ビフェニル、ビス(ジフェニルホスフィノ)メタン、1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4-ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、トリ(2-フリル)ホスフィン、トリ(o-トリル)ホスフィン、トリス(2,5-キシリル)ホスフィン、2,2’-ビス(ジフェニルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル、2-ジシクロへキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル等が挙げられる。
中でも、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が、収率がよい点で好ましく、2-ジシクロへキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル又はトリシクロヘキシルホスフィンを配位子として有するパラジウム錯体がさらに好ましい。
【0061】
第三級ホスフィンとパラジウム塩又は錯化合物とのモル比は1:10~10:1の範囲であることが好ましく、収率がよい点で1:2~3:1の範囲であることがさらに好ましい。前述のカップリング反応及びホウ素化反応で用いるパラジウム触媒の量に制限はないが、収率がよい点で、パラジウム触媒のモル当量はホウ素化合物に対して0.005~0.5モル当量の範囲にあることが好ましい。
【0062】
前述のカップリング反応及びホウ素化反応に用いる塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物塩、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸セシウム等の金属炭酸塩、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム等の金属酢酸塩、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム等の金属リン酸塩、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム等の金属フッ化物塩、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムイソプロピルオキシド、カリウムtert-ブトキシド等の金属アルコキシド等を挙げることができる。中でも反応収率がよい点で、金属炭酸塩又は金属リン酸塩が好ましく、炭酸カリウム又はリン酸カリウムがさらに好ましい。用いる塩基の量に特に制限はない。反応収率がよい点で、塩基とホウ素化合物とのモル比は、1:2~10:1の範囲であることが好ましく、1:1~4:1の範囲であることがさらに好ましい。
【0063】
前述のカップリング反応及びホウ素化反応は溶媒中で実施することができる。溶媒としては、水、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)、テトラヒドロフラン(THF)、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン等の芳香族炭化水素;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、4-フルオロエチレンカーボネート等の炭酸エステル;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、γ-ラクトン等のエステル;N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチルピロリドン(NMP)等のアミド;N,N,N’,N’-テトラメチルウレア(TMU)、N,N’-ジメチルプロピレンウレア(DMPU)等のウレア;ジメチルスルホキシド(DMSO)、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、オクタノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、2,2,2-トリフルオロエタノール等のアルコール;等が挙げられる。これらは1種のみで用いてもよく、任意の比で混合して用いてもよい。溶媒の使用量に特に制限はない。これらのうち、反応収率がよい点で水、エーテル、アミド、アルコール、及びこれらの混合溶媒が好ましく、THFと水との混合溶媒、または、トルエンとブタノールとの混合溶媒がさらに好ましい。
【0064】
前述のカップリング反応及びホウ素化反応は、0℃~200℃から適宜選択された温度にて実施することができ、反応収率がよい点で60℃~160℃から適宜選択された温度にて実施することが好ましい。
【0065】
前述のカップリング反応及びホウ素化反応は、反応の終了後に再結晶、カラムクロマトグラフィー、昇華精製、分取HPLCなどの一般的な精製処理を必要に応じて適宜組み合わせることによって、目的物を得ることができる。
合成経路(i)で表されるカップリング反応及びホウ素化反応は、式(2)で表される化合物に、式(5)で表される化合物、式(7)で表される化合物を反応させた後、式(3)で表される化合物を反応させても目的物を得ることができる。
【0066】
また合成経路(ii)で表されるカップリング反応及びホウ素化反応は、式(2)であらわされる化合物に、式(5)で表される化合物、式(8)で表される化合物、式(10)で表される化合物を反応させた後、式(3)で表される化合物を反応させても目的物を得ることができる。
【0067】
トリアジン化合物(1)は、例えば、有機電界発光素子や光電素子等の有機電子素子用途に用いることができる。
【0068】
<有機電界発光素子用材料>
本発明の一態様にかかる有機電界発光素子用材料は、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、高い発光効率及び低電圧特性を発揮し、長寿命であり、種々の用途又は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。
【0069】
<有機電界発光素子>
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。
【0070】
本発明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
トリアジン化合物(1)は、上記のいずれの層に含まれていてもよいが、有機電界発光素子の発光特性に優れる点で、発光層及び該発光層と陰極との間の層からなる群より選ばれる1層以上に含まれることが好ましい。したがって、上記(i)~(v)に示された構成の場合、トリアジン化合物(1)が、発光層、電子輸送層、及び電子注入層からなる群より選ばれる1層以上に含まれることが好ましい。
【0071】
以下、本発明の一態様にかかる有機電界発光素子を、上記(v)の構成を例に挙げて、
図1を参照しながらより詳細に説明する。
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の一例であるが、本発明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、本発明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。
【0072】
図1は、本発明の一態様にかかる有機電界発光素子の積層構成の一例を示す概略断面図である。
有機電界発光素子100は、基板1、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、電子注入層7、及び陰極8をこの順で備える。ただし、これらの層のうちの一部の層が省略されていてもよく、また逆に他の層が追加されていてもよい。例えば、発光層5と電子輸送層6との間に正孔阻止層が設けられていてもよく、正孔注入層3が省略され、陽極2上に正孔輸送層4が直接設けられていてもよい。また、例えば電子注入層の機能と電子輸送層の機能とを単一の層で併せ持つ電子注入・輸送層のような、複数の層が有する機能を併せ持った単一の層を、当該複数の層の代わりに備えた構成であってもよい。さらに、例えば単層の正孔輸送層4、単層の電子輸送層6が、それぞれ複数層からなっていてもよい。
【0073】
<<トリアジン化合物(1)を含有する層>>
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及び電子注入層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。
【0074】
[基板1]
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。
【0075】
[陽極2]
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、例えば仕事関数の大きい(例えば4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及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又は実質的に通す導電性透明材料で形成される。
【0076】
[正孔注入層3、正孔輸送層4]
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。
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、この正孔注入層、正孔輸送層を陽極と発光層の間に介在させることによって、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入される。
また、正孔注入層、正孔輸送層は、電子障壁性の層としても機能する。すなわち、陰極から注入され、電子注入層及び/又は電子輸送層より発光層に輸送された電子は、発光層と正孔注入層及び/又は正孔輸送層との界面に存在する電子の障壁により、正孔注入層及び/又は正孔輸送層に漏れることが抑制される。その結果、該電子が発光層内の界面に累積され、発光効率が向上する等の効果をもたらし、発光性能の優れた有機電界発光素子が得られる。
【0077】
正孔注入層、正孔輸送層の材料としては、正孔注入性、正孔輸送性、電子障壁性の少なくとも一つを有するものである。正孔注入層、正孔輸送層の材料は、有機物、無機物のいずれであってもよい。
【0078】
正孔注入層、正孔輸送層の材料の具体例としては、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、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、導電性高分子オリゴマー(特にチオフェンオリゴマー)、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物などが挙げられる。これらの中でも、有機電界発光素子の性能がよい点で、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物が好ましく、特に芳香族第三級アミン化合物が好ましい。
【0079】
芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の具体例としては、N,N,N’,N’-テトラフェニル-4,4’-ジアミノフェニル、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(m-トリル)-(1,1’-ビフェニル)-4,4’-ジアミン(TPD)、2,2-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’-テトラ-p-トリル-4,4’-ジアミノビフェニル、1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン、ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(4-メトキシフェニル)-4,4’-ジアミノビフェニル、N,N,N’,N’-テトラフェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N-トリ(p-トリル)アミン、4-(ジ-p-トリルアミノ)-4’-〔4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4-N,N-ジフェニルアミノ-(2-ジフェニルビニル)ベンゼン、3-メトキシ-4’-N,N-ジフェニルアミノスチルベンゼン、N-フェニルカルバゾール、4,4’-ビス〔N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、4,4’,4’’-トリス〔N-(m-トリル)-N-フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)などが挙げられる。
【0080】
また、p型-Si、p型-SiCなどの無機化合物も正孔注入層の材料、正孔輸送層の材料の一例として挙げることができる。
【0081】
正孔注入層、正孔輸送層は、一種又は二種以上の材料からなる単構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【0082】
[発光層5]
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。
発光層は、単一の低分子材料又は単一のポリマー材料からなっていてもよいが、ゲスト化合物でドーピングされたホスト材料からなっていてもよい。発光は主としてドーパントから生じ、任意の色を有することができる。
【0083】
ホスト材料としては、例えば、ビフェニリル基、フルオレニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾール基、ピレニル基、アントリル基を有する化合物が挙げられる。より具体的には、DPVBi(4,4’-ビス(2,2-ジフェニルビニル)-1,1’-ビフェニル)、BCzVBi(4,4’-ビス(9-エチル-3-カルバゾビニレン)-1,1’-ビフェニル)、TBADN(2-ターシャリーブチル-9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン)、ADN(9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン)、CBP(4,4’-ビス(カルバゾール-9-イル)ビフェニル)、CDBP(4,4’-ビス(カルバゾール-9-イル)-2,2’-ジメチルビフェニル)、2-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-9-[4-(4-フェニルフェニルキナゾリン-2-イル)カルバゾール、9,10-ビス(ビフェニル)アントラセン等が挙げられる。
【0084】
蛍光ドーパントとしては、例えば、アントラセン、ピレン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドン、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム、チアピリリウム化合物、フルオレン誘導体、ペリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス(アジニル)アミンホウ素化合物、ビス(アジニル)メタン化合物、カルボスチリル化合物、ホウ素化合物、環状アミン化合物等が挙げられる。蛍光ドーパントはこれらから選ばれる2種以上を組み合わせたものであってもよい。
【0085】
燐光ドーパントとしては、例えば、イリジウム、白金、パラジウム、オスミウム等の金属錯体が挙げられる。
【0086】
蛍光ドーパント、燐光ドーパントの具体例としては、Alq3(トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム)、DPAVBi(4,4’-ビス[4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル]ビフェニル)、ペリレン、ビス[2-(4-ヘキシルフェニル)キノリン](アセチルアセトナート)イリジウム(III)、Ir(PPy)3(トリス(2-フェニルピリジン)イリジウム(III))、及びFIrPic[ビス[3,5-ジフルオロ-2-(2-ピリジル)フェニル](2-カルボキシピリジル)イリジウム(III)]等が挙げられる。
【0087】
また、発光材料は発光層のみに含有されることに限定されるものではない。例えば、発光材料は、発光層に隣接した層(正孔輸送層4、又は電子輸送層6)が含有していてもよい。これによってさらに有機電界発光素子の発光効率を高めることができる。
発光層は、一種又は二種以上の材料からなる単層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【0088】
[電子輸送層6]
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。
電子輸送層は、トリアジン化合物(1)を含むことが好ましい。また、電子輸送層は、トリアジン化合物(1)に加えてさらに従来公知の電子輸送材料から選ばれる1種以上を含んでいてもよい。
【0089】
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。
従来公知の電子輸送性材料としては、典型金属錯体、遷移金属錯体等が挙げられる。典型金属錯体、遷移金属錯体としては、例えば、8-ヒドロキシキノリナートリチウム(Liq)、ビス(8-ヒドロキシキノリナート)亜鉛、ビス(8-ヒドロキシキノリナート)銅、ビス(8-ヒドロキシキノリナート)マンガン、トリス(8-ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(2-メチル-8-ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8-ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2-メチル-8-キノリナート)クロロガリウム、ビス(2-メチル-8-キノリナート)(o-クレゾラート)ガリウム、ビス(2-メチル-8-キノリナート)-1-ナフトラートアルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリナート)-2-ナフトラートガリウム等が挙げられる。
【0090】
電子輸送層は、一種又は二種以上の材料からなる単層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【0091】
本態様にかかる有機電界発光素子においては、電子注入性を向上させ、素子特性(例えば、発光効率、低電圧駆動、又は高耐久性)を向上させる目的で、電子注入層を設けてもよい。
【0092】
[電子注入層7]
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。
電子注入層の材料としては、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フレオレニリデンメタン、アントラキノジメタン、アントロン等の有機化合物が挙げられる。また、電子注入層の材料としては、SiO2、AlO、SiN、SiON、AlON、GeO、LiO、LiON、TiO、TiON、TaO、TaON、TaN、LiF、C、Ybなどの各種酸化物、フッ化物、窒化物、酸化窒化物等の無機化合物も挙げられる。
【0093】
[陰極8]
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電界発光素子の場合、陰極は任意の導電性材料から形成することができる。
【0094】
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、及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、電子注入性及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。
【0095】
[各層の形成方法]
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。
陽極及び陰極は、電極材料を蒸着やスパッタリングなど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。蒸着やスパッタリングの際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く、蒸着やスパッタリングなどによって薄膜を形成した後、フォトリソグラフィーで所望の形状のパターンを形成してもよい。
陽極及び陰極の膜厚は、1μm以下であることが好ましく、10nm以上200nm以下であることがより好ましい。
【0096】
なお、トリアジン化合物(1)を含む層を形成するときには、上記の従来公知の電子輸送性材料と併用してもよい。したがって、例えば、トリアジン化合物(1)と従来公知の電子輸送性材料とを共蒸着してもよく、トリアジン化合物(1)の層に従来公知の電子輸送性材料の層を積層してもよい。
【0097】
有機電界発光素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像をスクリーン等に投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。動画再生用の表示装置として有機電界発光素を使用する場合、駆動方式としては、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式であってもよく、アクティブマトリクス方式であってもよい。また、異なる発光色を有する有機電界発光素子を2種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
【0098】
トリアジン化合物(1)は、電子輸送層として用いた際に従来公知のトリアジン化合物に比べて、発光効率が顕著に優れる有機電界発光素子を提供することができる。更に、トリアジン化合物(1)はその適度に立体障害を有する分子構造によってアモルファス性が高く、高い膜質安定性を有する。このため有機電界発光素子の駆動安定性の向上や、発光効率の向上等の効果が期待される。なおかつ、トリアジン化合物(1)は、その特徴的な分子構造から、化学的安定性が高く、有機電界発光素子の長寿命化に寄与することが可能である。
【0099】
トリアジン化合物(1)は、有機電界発光素子の電子輸送層として用いることで素子の高効率化及び長寿命化のいずれも高次元に達成可能なトリアジン化合物を提供することができる。さらに、トリアジン化合物(1)を用いた、高効率化及び長寿命化を発揮し得る有機電界発光素子を提供することができる。
【実施例】
【0100】
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定して解釈されるものではない。
【0101】
[1H-NMR測定]
1H-NMRの測定には、Bruker ASCEND HD(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。また、試薬類は市販品を用いた。
【0102】
[DSC測定(ガラス転移温度、結晶化温度)]
ガラス転移温度、結晶化温度、及び融点の測定はDSC(Differential scanning calorimetry)装置 DSC7020(日立ハイテクサイエンス社製)を用いて行った。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、30℃から融点以上の温度まで10℃/分の速度で昇温し、試料を融解させた後、ドライアイスに試料を接触させて急冷を行った。続いて、前処理した試料を30℃から10℃/分の速度で昇温し、ガラス転移温度および結晶化温度を測定した。
【0103】
[発光特性測定]
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(トプコンテクノハウス社製)を用いて評価した。
【0104】
【0105】
窒素雰囲気下、2-フェニル-3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)ピリジン(7.59g,27mmol)、4-ブロモクロロベンゼン(5.32g,28mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(470mg、0.41mmol)、及び2M-リン酸カリウム水溶液(41mL)をTHF(54mL)中に懸濁させ、70℃で24時間撹拌した。室温まで放冷後、反応混合物をトルエンで抽出した。硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧蒸留を行った。得られたオイル状固体をシリカゲルクロマトグラフィにて精製することで白色固体の目的物である2-フェニル-3-(4-クロロフェニル)ピリジンを得た(収量7.00g,収率98%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):8.70(dd,J=4.7,1.7Hz,1H),7.69(dd,J=7.7,1.7Hz,1H),7.32-7.35(m,3H),7.29-7.27(m,3H),7.25(ddd,J=8.6,2.4,2.1Hz,2H),7.11(ddd,J=8.6,2.4,2.1Hz,2H).
【0106】
【0107】
窒素雰囲気下、2,4-ビス(4-ビフェニリル)-6-(5-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)ビフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン(7.30g,11mmol)、2-フェニル-3-(4-クロロフェニル)ピリジン(3.36g,13mmol)、酢酸パラジウム(49.0mg、0.22mmol)、2-ジシクロへキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(210mg,0.44mmol)、及び2M-リン酸カリウム水溶液(17mL)をTHF(110mL)中に懸濁させ、70℃で18時間撹拌した。室温まで放冷後、析出した固体をろ取し、水、メタノール、で洗浄した。得られた固体をトルエン(500mL)に溶かして活性炭を加えて100℃でしばらく撹拌した後、セライトろ過を行った。得られた溶液から溶媒を留去し、トルエン(300mL)で再結晶を行うことで白色固体の目的物である2,4-ビス(4-ビフェニリル)-6-[4-(2-フェニルピリジン-3-イル)-m-ターフェニル-5-イル]-1,3,5-トリアジン(化合物1-103)を得た(収量6.60g,収率78%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):8.97(d,J=1.7Hz,2H),8.85(dd,J=8.6,1.8Hz,4H),8.75(dd,J=4.8,1.7Hz,1H),8.02(dd,J=1.8,1.8Hz,1H),7.84-7.80(m,7H),7.75-7.71(m,6H),7.57-7.26(m,17H).
得られた化合物1-103のガラス転移温度(Tg)は129℃、結晶化温度(Tc)は30~350℃の範囲で検出されなかった。
【0108】
【0109】
窒素雰囲気下、2-(3-(9-フェナントレニル)-5-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(6.73g,11mmol)、2-フェニル-3-(4-クロロフェニル)ピリジン(3.36g,13mmol)、酢酸パラジウム(49.0mg、0.22mmol)、2-ジシクロへキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(210mg,0.44mmol)、及び2M-リン酸カリウム水溶液(17mL)をTHF(110mL)中に懸濁させ、70℃で18時間撹拌した。室温まで放冷後、析出した固体をろ取し、水、メタノール、で洗浄した。得られた固体をトルエン(500mL)に溶かして活性炭を加えて100℃でしばらく撹拌した後、セライトろ過を行った。得られた溶液から溶媒を留去し、トルエン(200mL)で再結晶を行うことで白色固体の目的物である2-[5-(9-フェナントレニル)-4’-(2-フェニルピリジン-3-イル)ビフェニル-3-イル]-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(化合物1-37)を得た(収量5.40g,収率69%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):9.11(d,J=1.6Hz,1H),8.91(d,J=1.6Hz,1H),8.84(d,J=8.3Hz,1H),8.78(d,J=8.1Hz,5H),8.73(d,J=4.8Hz,1H)、8.02-7.96(m,3H),7.86(s,1H),7.82(d,J=7.7Hz,1H),7.78-7.71(m,4H),7.69-7.65(m,1H),7.61-7.54(m,7H),7.45-44(m,2H),7.38-7.35(m,3H),7.29-25(m,3H).
FDMS:714
得られた化合物1-37のガラス転移温度は144℃、結晶化温度は30~350℃の範囲で検出されなかった。
【0110】
【0111】
アルゴン雰囲気下、2,4-ジフェニル-6-[5-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-o-ターフェニル-3-イル]-1,3,5-トリアジン(8.53g,15mmol)、2-フェニル-3-(4-クロロフェニル)ピリジン(5.01g,19mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(218mg,0.24mmol)、2-ジシクロへキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル(417mg,0.87mmol)、及び2M-リン酸カリウム水溶液(22mL)をTHF(190mL)中に懸濁させ、80℃で23時間撹拌した。反応混合物にクロロホルム及び水を加えた後、有機層を抽出し、さらに有機層を飽和食塩水で洗浄した。有機層に硫酸ナトリウム及び活性炭を加えて撹拌した後、セライトろ過を行い、低沸点留分を減圧除去した。得られた固体をメタノール(400mL)で洗浄し、トルエン(1000mL)に110℃で懸濁させた。室温まで放冷後、不溶成分をろ過により除去し、ろ液を減圧除去後、シリカゲルクロマトグラフィ-(ヘキサン:クロロホルム=100:0~0:100)にて精製することにより、4,6-ジフェニル-[4-(2-フェニルピリジン-3-イル)-1,1’:3’,1”:2”、1’’’-クォーターフェニル-5’-イル]-1,3,5-トリアジン(化合物1-67)を得た(4.13g,収率41%)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):8.81(dd,J=1.64,1.60Hz,1H),8.74(brd,J=8.0Hz,4H)),8.72(dd,J=5.9,1.64Hz,1H),8.65(dd,J=1.60,1.56Hz,1H),7.79(dd,J=7.7,1.7Hz,1H),7.68-7.51(m,11H),7.43-7.42(m,2H),7.38-7.35(m,3H),7.32-7.25(m,9H),7.22-7.18(m,1H).
【0112】
【0113】
参考例として、2,4-ビス(4-ビフェニリル)-6-[4’-(4-ピリジル)ビフェニル-4-イル]-1,3,5-トリアジン(化合物 ETL-1)を合成した。尚、ETL-1は特開2007-314503号公報の実施例22に記載の方法と同様の方法で合成した。
得られた化合物ETL-1のガラス転移温度は125℃、結晶化度は174℃だった。尚、DSC測定は合成実施例-1と同じ条件にて行った。
【0114】
以上の結果より、本実施例で得られた化合物1-37および化合物1-103は、参考例-1で得られた従来公知のトリアジン化合物と比べて高い結晶化温度を有することがわかった。
【0115】
ついで、得られた化合物を用いて素子評価を実施した。
素子実施例-1(
図2参照)
【0116】
(基板1、陽極2の用意)
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。
【0117】
(真空蒸着の準備)
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。
【0118】
(正孔注入層3の作製)
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。
【0119】
(第一正孔輸送層41の作製)
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。
【0120】
(第二正孔輸送層42の作製)
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。
【0121】
(発光層5の作製)
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。
【0122】
(正孔阻止層9の作製)
昇華精製した2-[3’-(9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-イル)(1,1’-ビフェニル)-3-イル]-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジンを0.05nm/秒の速度で6nm成膜し、正孔阻止層9を作製した。
【0123】
(電子輸送層6の作製)
合成実施例-2で合成した2-[5-(9-フェナントレニル)-4’-(2-フェニルピリジン-3-イル)ビフェニル-3-イル]-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(化合物 1-37)および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。
【0124】
(電子注入層7の作製)
Liqを0.02nm/秒の速度で1nm成膜し、電子注入層7を作製した。
【0125】
(陰極8の作製)
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。
【0126】
以上により、
図2に示すような発光面積4mm
2有機電界発光素子100を作製した。
なお、それぞれの膜厚は、触針式膜厚測定計(DEKTAK、Bruker社製)で測定した。
【0127】
さらに、この素子を酸素及び水分濃度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。
【0128】
素子実施例-2
素子実施例-1において、電子輸送層6に、2-[5-(9-フェナントレニル)-4’-(2-フェニルピリジン-3-イル)ビフェニル-3-イル]-4,6-ビスフェニル-1,3,5-トリアジン(化合物 1-37)及びLiqを50:50(質量比)の割合で25nm成膜(成膜速度0.15nm/秒)する代わりに、合成実施例-4で合成した2,4-ビス(4-ビフェニリル)-6-[4-(2-フェニルピリジン-3-イル)-m-ターフェニル-5-イル]-1,3,5-トリアジン(化合物 A-103)及びLiqを50:50(質量比)の割合で25nm成膜(成膜速度0.15nm/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。
【0129】
素子参考例-1
素子実施例-1において、電子輸送層6に、2-[5-(9-フェナントレニル)-4’-(2-フェニルピリジン-3-イル)ビフェニル-3-イル]-4,6-ビスフェニル-1,3,5-トリアジン(化合物 1-37)及びLiqを50:50(質量比)の割合で25nm成膜(成膜速度0.15nm/秒)する代わりに、参考例-1で合成したETL-1及びLiqを50:50(質量比)の割合で25nm成膜(成膜速度0.15nm/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。
【0130】
作製した有機電界発光素子に直流電流を印加し、上記発光特性測定に記載した方法に従って発光特性を評価した。
【0131】
発光特性として、電流密度10mA/cm2を流した時の電圧(V)、電力効率(lm/A)を測定し、連続点灯時の素子寿命を測定した。当該素子寿命は初期輝度を1000cd/m2で駆動したときの連続点灯時の輝度減衰時間を測定し、輝度(cd/m2)が3%減じるまでに要した時間を測定した。なお、電圧(V)、電力効率(lm/A)及び寿命の値は、素子参考例-1を100としたときの相対値で表した。結果を表1に示す。
【0132】
【0133】
表1中、Tgはガラス転移温度(℃)、Tcは結晶化温度(℃)、mpは融点(℃)を表す。
表1より、参考例に比べて、トリアジン化合物(1)を用いた有機電界発光素子は、電圧を維持したまま電力効率および素子寿命において高次元に優れることが見出された。
【符号の説明】
【0134】
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.電子注入層
8.陰極
9.正孔阻止層
51.第一の正孔輸送層
52.第二の正孔輸送層
100.有機電界発光素子