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JP7801899B2 - Organic electroluminescent device and organic electroluminescent lighting using novel 1,10-phenanthroline compound - Google Patents
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JP7801899B2 - Organic electroluminescent device and organic electroluminescent lighting using novel 1,10-phenanthroline compound - Google Patents

Organic electroluminescent device and organic electroluminescent lighting using novel 1,10-phenanthroline compound

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JP7801899B2
JP7801899B2 JP2022010758A JP2022010758A JP7801899B2 JP 7801899 B2 JP7801899 B2 JP 7801899B2 JP 2022010758 A JP2022010758 A JP 2022010758A JP 2022010758 A JP2022010758 A JP 2022010758A JP 7801899 B2 JP7801899 B2 JP 7801899B2
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Description

本発明は、耐熱性に優れ、深赤色色素との相性も良く、素子の高効率化、低電圧化および長寿命化を実現する新規な1,10-フェナントロリン化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の提供、並びに三重項励起子を用いるリン光、あるいは熱活性化有機EL素子の高性能化に資するとともに、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス照明に関する。 The present invention provides organic electroluminescent devices using a novel 1,10-phenanthroline compound that has excellent heat resistance, good compatibility with deep-red dyes, and achieves high device efficiency, low voltage, and long life. It also contributes to improving the performance of phosphorescent or thermally activated organic EL devices that use triplet excitons, and relates to organic electroluminescent lighting that uses such devices.

有機エレクトロルミネッセンスは、軽量化かつフレキシブル、省電力等の特徴から、液晶テレビに変わる新規薄型テレビで実用化が始まっており(例えば、ソニーブラビアホームページ(https://www.sony.jp/bravia/)参照)、4Kや8Kに対応する大型プロジェクタ対応の次世代ディスプレイや高精細を必要とする医療分野でのディスプレイ(例えば、JOELD社ホームページ(https://www.j-oled.com/application/)参照)、また照明としての応用が期待されている。実際のところ有機エレクトロルミネッセンスは近年、テレビはさることながら大型プロジェクタ用ディスプレイや照明用光源として普及しつつあるが、さらなる信頼性向上のための長寿命化と低消費電力化の両立が課題である。 Due to its lightweight, flexible, and energy-efficient features, organic electroluminescence (OLED) is beginning to be used in new flat-screen TVs to replace LCD TVs (see, for example, the Sony Bravia website (https://www.sony.jp/bravia/)), next-generation displays compatible with large 4K and 8K projectors, and displays in the medical field that require high resolution (see, for example, the JOELD website (https://www.j-oled.com/application/)), and it is also expected to be used in lighting. In fact, in recent years, OLED has become increasingly popular not only in TVs but also in displays for large projectors and as a light source for lighting. However, the challenge remains in achieving both a longer lifespan and lower power consumption to further improve reliability.

重要なことは、平滑な表面モルフォロジー、適切な最高被占軌道(HOMO)/最低空軌道(LUMO)準位、高い電荷注入・輸送特性である。特に有機エレクトロルミネッセンスに使われる正孔輸送(p型)有機半導体に比べて、電子輸送(n型)有機半導体は、3桁ほど移動度が低いことが知られている。(例えば非特許文献1および2) The key factors are smooth surface morphology, appropriate highest occupied molecular orbital (HOMO)/lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) levels, and high charge injection and transport properties. Compared to hole-transporting (p-type) organic semiconductors used in organic electroluminescence, electron-transporting (n-type) organic semiconductors are known to have mobility three orders of magnitude lower (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

移動度が異なる弊害としては、2つの電極より注入された正孔と電子が効率良く結合できず作製した素子中の有機膜界面に電荷が溜まるため、発光効率が低下すること、素子の中での電荷の再結合の際に、発光エネルギーとして変換されず熱エネルギーに変換するため素子からの異常発熱が発生すること、その発熱により蒸着したあるいは塗布したアモルファスの膜状である有機化合物が、再結晶化を起こしダークスポットと呼ばれる消光部分を形成すること、また発熱そのものにより有機化合物自身が破壊されること、あるいは溜まった電荷により有機化合物が酸化反応や還元反応を受け、熱破壊と同様有機化合物が別の化合物に変化することなどが挙げられる。
これらの弊害は、いずれも素子の寿命に重大な影響を与えることが知られている。(例えば非特許文献3)
The disadvantages of different mobilities include a decrease in luminous efficiency due to the inability of holes and electrons injected from the two electrodes to combine efficiently, resulting in the accumulation of charge at the interface of the organic film in the fabricated device; abnormal heat generation from the device because, when charges recombine within the device, they are converted into thermal energy rather than converted into luminescent energy; the heat generated causes the evaporated or coated amorphous organic compound to recrystallize, forming quenched areas known as dark spots; and the heat generated itself can destroy the organic compound itself, or the accumulated charge can cause the organic compound to undergo oxidation or reduction reactions, changing into a different compound, similar to thermal destruction.
These problems are known to have a significant impact on the lifespan of the device (see, for example, Non-Patent Document 3).

この弊害を回避する方法として、有機エレクトロルミネッセンスにおいては機能分離させる多層積層構造をとることが一般的である。この機能分離の機能とは、正孔注入、正孔輸送、発光、電子輸送および電子注入を意味し、それぞれの機能が個々に独立する場合もあれば1層がいずれか2以上の機能を受け持つ場合もある。また1の機能において有機化合物が1種類である場合もあれば、1の機能に対して2つ以上の有機化合物あるいは場合によれば無機化合物とのハイブリットを構成する場合がある。(例えば非特許文献4)さらにはこれらの機能を何層も積層させるタンデム構造をとることもある。(特許文献1) To avoid this problem, organic electroluminescence devices typically employ a multilayer structure with separate functions. These functions refer to hole injection, hole transport, light emission, electron transport, and electron injection. Each function may be independent, or a single layer may perform two or more of these functions. Furthermore, a single function may be performed using a single organic compound, or a single function may be performed using two or more organic compounds, or even a hybrid with an inorganic compound (see, for example, Non-Patent Document 4). Furthermore, a tandem structure may be employed, with multiple layers of these functions stacked together (see Patent Document 1).

現在市販されている有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと略す)としては、スマートフォンの様なモバイル端末あるいは有機ELテレビにおいては、ほぼすべてが機能分散させた素子あるいはタンデムさせた素子の技術を応用した有機ELパネルが採用されている。 Currently commercially available organic electroluminescence (hereinafter referred to as OLED) devices, such as mobile devices like smartphones and OLED televisions, almost all use OLED panels that apply technology for functionally dispersed elements or tandem elements.

このような技術で作製された有機ELパネルは、光の3原色である青、緑、赤の発光材料をシャドーマスクを用いて蒸着あるいは、3原色より白を基調とした発光を取り出し、3原色である青、緑、赤のカラーフィルターでフルカラー化している。(例えば非特許文献5) Organic EL panels manufactured using this technology use a shadow mask to deposit light-emitting materials in the three primary colors of light: blue, green, and red. Alternatively, white-based light is extracted from the three primary colors and then converted to full color using color filters in the three primary colors. (See, for example, Non-Patent Document 5.)

照明の分野においても有機ELパネルが間接照明等の分野で採用されており、リン光材料との組み合わせで内部量子効率が100%に達し省エネルギー照明として使用されているものも存在する。(例えば非特許文献6) Organic EL panels are also being used in the lighting field for indirect lighting, and some, when combined with phosphorescent materials, achieve an internal quantum efficiency of 100%, making them suitable for energy-saving lighting. (See, for example, Non-Patent Document 6.)

光源の用途としては、家庭用、工業用のほか農業などの第一次産業においても重要である。農業の分野では、ハウス栽培や気密性の高い部屋における人工栽培において照明を光源として使用しており、特に波長670nm付近の深赤色領域に発光を示す高効率有機ELは植物育成用光源などへの応用が期待されている。 Light sources are important not only for home and industrial use, but also in primary industries such as agriculture. In the agricultural field, lighting is used as a light source for artificial cultivation in greenhouses and airtight rooms, and highly efficient organic electroluminescent devices, which emit light in the deep red region around 670 nm, are particularly expected to be used as light sources for plant cultivation.

現在利用されている機能分離の素子については、良い面が多々あるが当然ながら改善を要する面もある。すなわち機能を分離させるために蒸着あるいは塗布させる回数が増加する。回数を増やすということは、いうまでもなく素子あるいはディスプレイの作製に手間を生じる。この場合手間とは、作製に要する時間である。時間を要することは単位時間当たりの発光素子の作製枚数の減少を意味する。作製枚数が減るということは、単位あたりの製作費用を押し上げることになる。また使用する材料点数が増加するため材料費用も増加する。これらの影響は、最終商品の売価にも反映される。 Currently used functionally separated elements have many positive aspects, but of course there are also areas that need improvement. Specifically, the number of times vapor deposition or coating is performed to separate the functions increases. Needless to say, increasing the number of times increases the effort required to manufacture the element or display. In this case, effort refers to the time required for production. Requiring more time means a decrease in the number of light-emitting elements produced per unit time. Fewer units produced increases the production cost per unit. Furthermore, as the number of materials used increases, material costs also increase. These effects are reflected in the selling price of the final product.

以上のことを考慮すると機能分離をする必要はあるものの、液晶(LCD)パネルや発光ダイオード(LED)パネルと競争するためには、機能としてまとめられる部分はまとめ素子あるいはディスプレイの作製を簡素化することが要求される。 Considering the above, it is necessary to separate functions, but in order to compete with liquid crystal (LCD) panels and light-emitting diode (LED) panels, it is necessary to combine functional parts and simplify the manufacturing of the element or display.

Abhishek P.Kulkarni,Christopher J.Tonzola,Amit Babel,and Samson A Jenekhe., Chem.Mater.2004,16,4556Abhishek P. Kulkarni, Christopher J. Tonzola, Amit Babel, and Samson A Jenekhe. , Chem. Mater. 2004, 16, 4556 Lixin Xiao,Zhijian Chen,Bo Qu, Jiaxiu Luo,Sheng Kong, Qihuang Gong and Junji Kido,Adv.Mater.2011,23,926Lixin Xiao, Zhijian Chen, Bo Qu, Jiaxiu Luo, Sheng Kong, Qihuang Gong and Junji Kido, Adv. Mater. 2011,23,926 森 竜雄「有機EL素子の材料設計と長寿命化技術」 表面技術 第61巻 第10号 2011年 682頁Tatsuo Mori, "Material Design and Lifetime Extension Technology for Organic EL Devices," Surface Technology, Vol. 61, No. 10, 2011, p. 682 三上 明義「有機ELディスプレイの基礎」 映像情報メディア学会誌 第67巻 第9号 800頁 2013年Akiyoshi Mikami, "Fundamentals of Organic EL Displays," Journal of the Institute of Image Information and Television Engineers, Vol. 67, No. 9, pp. 800, 2013 電子デバイス産業新聞 2018年9月28日付「第268回 LGの8K有機EL,さらなる高精細化への課題」 https://www.sangyo―times.jp/article.aspx?ID=2764Electronic Device Industry News, September 28, 2018, "No. 268: LG's 8K OLED, Challenges for Further Higher Resolution" https://www.sangyo-times.jp/article.aspx?ID=2764 ITmedia 2014年3月6日付「LED照明を追い抜くか、「有機EL」で131ルーメン/ワットを達成」https:// www.itmedia.co.jp./smartjapan/articles/1403/06/news036.htmlITmedia, March 6, 2014, "Will Organic EL Lighting Overtake LED Lighting? Achieves 131 Lumens/Watt," https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1403/06/news036.html

特許第4925569号公報Patent No. 4925569

本発明の目的は、長寿命化、低消費電力、及び製造の効率化を両立することのできる素子、および発光効率の向上と長寿命化の両立が難しい深赤色発光素子を含む発光素子を提供する点にある。 The object of the present invention is to provide an element that can achieve both long life, low power consumption, and efficient manufacturing, as well as a light-emitting element, including a deep-red light-emitting element, for which it is difficult to achieve both improved luminous efficiency and long life.

上記課題は、次の1)~6)の発明によって解決される。
1)下記一般式〔1〕
〔式中、Rは水素またはメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基およびイソプロピル基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示された1,10‐フェナントロリン化合物類を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
2)下記一般式〔2〕
〔式中、Rは水素またはメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基およびイソプロピル基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示された1,10‐フェナントロリン化合物類を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
3)1)記載の1,10‐フェナントロリン化合物類を電子輸送層及び/又は発光層に用いた有機エレクトロルミネッセンス素子。
4)2)記載の1,10‐フェナントロリン化合物類を電子輸送層及び/又は発光層に用いた有機エレクトロルミネッセンス素子。
5)3)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた有機エレクトロルミネッセンス照明。
6)4)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた有機エレクトロルミネッセンス照明。
7)3)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた深赤色有機エレクトロルミネッセンス照明。
8)4)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた深赤色有機エレクトロルミネッセンス照明。
The above problems are solved by the following inventions 1) to 6).
1) A compound represented by the following general formula [1]:
[In the formula, R1 is hydrogen or a group independently selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group, and an isopropyl group.]
An organic electroluminescence device containing a 1,10-phenanthroline compound represented by the formula:
2) The following general formula [2]
[In the formula, R2 is hydrogen or a group independently selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group, and an isopropyl group.]
An organic electroluminescence device containing a 1,10-phenanthroline compound represented by the formula:
3) An organic electroluminescence device using the 1,10-phenanthroline compound according to 1) in an electron transport layer and/or a light emitting layer.
4) An organic electroluminescence device using the 1,10-phenanthroline compound according to 2) in an electron transport layer and/or a light emitting layer.
5) Organic electroluminescence lighting using the organic electroluminescence element according to 3).
6) Organic electroluminescence lighting using the organic electroluminescence element according to 4).
7) A deep red organic electroluminescent lighting device using the organic electroluminescent element according to 3).
8) A deep red organic electroluminescent lighting device using the organic electroluminescent element according to 4).

本発明の、1,10‐フェナントロリン化合物の2位および9位にヘテロアリール環化合物である6-キノリン化合物および4-イソキノリン化合物を導入した新たなフェナントロリン化合物類を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、長寿命化、低消費電力、及び製造の効率化を両立した素子を提供することができる。また深赤色発光材料を効率よく発光させることができる能力を有するので、深赤色照明にも応用することができる。
今回発明した化合物類は、密度汎関数法計算では、従来電子輸送材料として使用される2,9‐ジ‐2‐ナフタレニル‐4,7‐ジフェニル‐1,10‐フェナントレン(以下、NBPhenと略す)の最低空軌道(LUMO)準位の値‐2.16eVに比べて最低空軌道(LUMO)準位が深いことから、電子注入性の向上が期待される。実際、実験的に求められた電子親和力が、陰極に使用される電極、例えばアルミニウム金属の仕事関数-4.1eVに近い-3.6eVを示すことからも陰極電極からの電子注入が容易である。
有機エレクトロルミネッセンスの材料に要求される耐熱性については、ガラス転移温度が130℃以上を示すため、本発明の1,10‐フェナントロリン化合物は素子で発生する熱には十分に耐えることができ、かつ熱による変性が起きにくい。
また電気化学的安定性に優れているため、緑色発光材料との組み合わせにおいて輝度1000cd/m時において、従来の材料であるNBphenに比べて寿命が長い。深赤色発光材料との組み合わせでは、内部でのエネルギーの閉じ込め効果が高いため、周辺の材料へのエネルギーの漏れが生じず色純度の高い赤色発光が得られる。
また結晶化を起こしにくい本発明の1,10‐フェナントロリン化合物を用いることで従来からの有機エレクトロルミネッセンス素子を簡便に作製することができ、時間的効果および経済的効果に寄与する。
よって本発明は、産業上利用できる発明として極めて有用であると考えられる。
According to the organic electroluminescence device of the present invention, a new phenanthroline compound is used in which a 6-quinoline compound and a 4-isoquinoline compound, which are heteroaryl ring compounds, are introduced at the 2- and 9-positions of a 1,10-phenanthroline compound. This device has a long life, low power consumption, and efficient manufacturing. Furthermore, since the device has the ability to efficiently emit light from a deep red light-emitting material, it can also be used for deep red lighting.
Density functional theory calculations show that the newly invented compounds have a deeper lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level than the -2.16 eV of 2,9-di-2-naphthalenyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrene (hereinafter abbreviated as NBPhen), a conventional electron transport material, and therefore are expected to have improved electron injection properties.In fact, the experimentally determined electron affinity is -3.6 eV, which is close to the work function of an electrode used as a cathode, such as aluminum metal, which has a work function of -4.1 eV, indicating that electrons can be easily injected from the cathode.
Regarding the heat resistance required for organic electroluminescence materials, the 1,10-phenanthroline compound of the present invention has a glass transition temperature of 130°C or higher, so it can fully withstand the heat generated in the device and is less likely to be degraded by heat.
Furthermore, due to its excellent electrochemical stability, when combined with a green light-emitting material, it has a longer lifespan than the conventional material NBphen at a luminance of 1000 cd/m2. When combined with a deep red light-emitting material, it has a high internal energy trapping effect, preventing energy leakage to surrounding materials and producing red light with high color purity.
Furthermore, by using the 1,10-phenanthroline compound of the present invention, which is resistant to crystallization, conventional organic electroluminescent devices can be easily fabricated, which contributes to time and economical effects.
Therefore, the present invention is considered to be extremely useful as an invention that can be applied industrially.

実施例1の作製した素子の例を図1に示す。An example of the device fabricated in Example 1 is shown in FIG. 実施例1の4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび3q‐Bphenのそれぞれの素子上でのエネルギーダイアグラムを図2に示す。The energy diagrams on the elements of 4iq-Bphen, 6q-Bphen and 3q-Bphen in Example 1 are shown in FIG. 実施例1の4iq‐Bphen、6q‐Bphen、3q‐BphenにNBphenを加えたそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図3に示す。FIG. 3 shows the EL spectra of light emitted from devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen in Example 1 to which NBphen was added. 実施例1の電流密度‐電圧特性を図4に示す。The current density-voltage characteristics of Example 1 are shown in FIG. 実施例1の輝度‐電圧特性を図5に示す。The brightness-voltage characteristics of Example 1 are shown in FIG. 実施例1の電力効率‐輝度特性を図6に示す。The power efficiency-luminance characteristics of Example 1 are shown in FIG. 実施例1の外部量子効率‐輝度特性を図7に示す。The external quantum efficiency-luminance characteristics of Example 1 are shown in FIG. 実施例1の駆動寿命(半減寿命)測定を図8に示す。The measurement of the driving life (half life) of Example 1 is shown in FIG. 実施例2の作製した素子の例を図9に示す。An example of the device fabricated in Example 2 is shown in FIG. 実施例2の4iq‐Bphen、6q‐Bphen、3q‐BphenにNBphenを加えたそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図10に示す。FIG. 10 shows EL spectra of light emitted from devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen to which NBphen was added in Example 2. 実施例2の電流密度‐電圧特性を図11に示す。The current density-voltage characteristics of Example 2 are shown in FIG. 実施例2の輝度‐電圧特性を図12に示す。The brightness-voltage characteristics of Example 2 are shown in FIG. 実施例2の電力効率‐輝度特性を図13に示す。The power efficiency-luminance characteristics of Example 2 are shown in FIG. 実施例2の外部量子効率‐輝度特性を図14に示す。The external quantum efficiency-luminance characteristics of Example 2 are shown in FIG. 実施例2の駆動寿命(半減寿命)測定を図15に示す。The measurement of the driving life (half life) of Example 2 is shown in FIG. 実施例3の作製した素子の4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび3q‐Bphenのそれぞれの素子上でのエネルギーダイアグラムを図16に示す。FIG. 16 shows energy diagrams on the devices fabricated in Example 3 for 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen. 実施例3の4iq‐Bphen、6q‐Bphen、3q‐Bphenそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図17に示す。FIG. 17 shows EL spectra of light emitted from devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen of Example 3, respectively. 実施例3の電流密度‐電圧特性を図18に示す。The current density-voltage characteristics of Example 3 are shown in FIG. 実施例3の輝度‐電圧特性を図19に示す。The brightness-voltage characteristics of Example 3 are shown in FIG. 実施例3の外部量子効率‐輝度特性を図20に示す。The external quantum efficiency-luminance characteristics of Example 3 are shown in FIG. 実施例3の駆動寿命(半減寿命)測定を図21に示す。The measurement of the driving life (half life) of Example 3 is shown in FIG. 実施例4の作製した素子の4iq‐Bphen、6q‐Bphen、および4DBT46TRZそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトル図22に示す。FIG. 22 shows EL spectra of light emitted from the devices prepared in Example 4 using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 4DBT46TRZ, respectively. 実施例4の電流密度‐電圧特性を図23に示す。The current density-voltage characteristics of Example 4 are shown in FIG. 実施例4の輝度‐電圧特性を図24に示す。The luminance-voltage characteristics of Example 4 are shown in FIG. 実施例4の外部量子効率‐輝度特性を図25に示す。The external quantum efficiency-luminance characteristics of Example 4 are shown in FIG. 実施例4の駆動寿命(半減寿命)測定を図26に示す。The measurement of the operating life (half life) of Example 4 is shown in FIG. 本発明の有機EL素子の好ましい例の断面図を図27に示す。A cross-sectional view of a preferred example of the organic EL element of the present invention is shown in FIG.

以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明の新規な1,10-フェナントロリン化合物については、鈴木‐宮浦カップリング(以下、鈴木カップリングと略す。)によって製造することができる。反応式で示すと以下の通りである。
The present invention will now be described in detail.
The novel 1,10-phenanthroline compound of the present invention can be produced by Suzuki-Miyaura coupling (hereinafter abbreviated as Suzuki coupling), as shown in the following reaction scheme.

一般式〔1〕の場合
In the case of general formula [1]

一般式〔2〕の場合
In the case of general formula [2]

一般式〔1〕および一般式〔2〕の上記製法におけるXについては、ハロゲン原子を表し例えば、塩素、臭素あるいはヨウ素を意味する。また場合によっては、トリフルオロメタンスルホン酸エステル
も脱離基として作用するため、Xがこのような置換基を付加したような化合物でも同様に本反応で使用することができる。
In the above-mentioned production methods of the general formula [1] and the general formula [2], X1 represents a halogen atom, such as chlorine, bromine or iodine.
also functions as a leaving group, so compounds in which X 1 has such a substituent added thereto can also be used in this reaction.

一般式〔1〕および一般式〔2〕の上記製法におけるXについては、ホウ酸化合物
あるいはホウ酸エステル
などを表す。R1’およびR2’は、メチル基やイソプロピル基などのアルキル基であり、R1’およびR2’が一緒になって環を形成していても良い。
In the above-mentioned production methods of the general formula [1] and the general formula [2], X2 is a boric acid compound.
Or boric acid ester
R 1' and R 2' are alkyl groups such as a methyl group and an isopropyl group, and R 1' and R 2' may be bonded together to form a ring.

溶媒については、トルエン、キシレンやメシチレンのような芳香族炭化水素、テトラヒドロフラン、1,4‐ジオキサンのような環状エーテル、1,2‐ジメトキシエタン、エチレングリコールモノメチルエーテルのような脂肪族エーテル、あるいはエタノール、イソプロピルアルコール、n-ブタノールのようなアルコールなどを使用することができる。これらの溶媒は単独でもあるいは2種類以上を混合して使用しても差し障りはない。 Solvents that can be used include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and mesitylene, cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane, aliphatic ethers such as 1,2-dimethoxyethane and ethylene glycol monomethyl ether, and alcohols such as ethanol, isopropyl alcohol, and n-butanol. These solvents can be used alone or in combination.

反応で使用する塩基については、アルカリ金属の炭酸塩やリン酸塩などを用いることができる。例示すれば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムや炭酸セシウムあるいはリン酸第三カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸第三ナトリウムやリン酸第二ナトリウムなどである。これらは通常単一で使用するが2種類以上の塩基を混合して使用しても支障がない。 The base used in the reaction can be an alkali metal carbonate or phosphate. Examples include sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, tripotassium phosphate, dipotassium phosphate, trisodium phosphate, and dibasic sodium phosphate. These are usually used alone, but two or more bases can also be used in combination without any problems.

触媒については、パラジウム系の触媒を使用する。パラジウムだけでは反応が進みづらいためリン系の助触媒を併用することが好ましい。パラジウム単独で使用できるものとしては、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを例示できる。このものは、パラジウムとトリフェニルホスフィンとの錯化合物である。
リン触媒との併用を前提として使用できるパラジウム触媒として、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、トリスベンジリデンアセトンジパラジウムおよびビスベンジリデンアセトンパラジウム等を例示することができる。
併用するリン触媒としては、トリフェニルホスフィン、トリオルソトリルホスフィン、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(X-phos)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ‐2’,6’‐ジメトキシビフェニル(S‐phos)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ‐2’-ジメチルアミノビフェニル(Davephos)や2-ジシクロヘキシルホスフィノ‐2’,6’‐ジイソプロポキシビフェニル(Ruphos)やトリシクロヘキシルホスフィンなどを例示することができる。
A palladium-based catalyst is used. Because the reaction does not proceed smoothly with palladium alone, it is preferable to use a phosphorus-based co-catalyst in combination. An example of a catalyst that can be used alone is tetrakis(triphenylphosphine)palladium, which is a complex compound of palladium and triphenylphosphine.
Examples of palladium catalysts that can be used in combination with a phosphorus catalyst include palladium acetate, palladium chloride, trisbenzylideneacetonedipalladium, and bisbenzylideneacetonepalladium.
Examples of the phosphorus catalyst to be used in combination include triphenylphosphine, triorthotolylphosphine, 2-dicyclohexylphosphino-2',4',6'-triisopropylbiphenyl (X-phos), 2-dicyclohexylphosphino-2',6'-dimethoxybiphenyl (S-phos), 2-dicyclohexylphosphino-2'-dimethylaminobiphenyl (Davephos), 2-dicyclohexylphosphino-2',6'-diisopropoxybiphenyl (Ruphos), and tricyclohexylphosphine.

水については、絶対的に必要なものではなく無水で反応を行う場合もある。加える場合は、使用する有機溶媒量に対して1/2~1/3程度を添加する。 Water is not absolutely necessary, and the reaction may be carried out anhydrous. If water is added, it should be added in an amount of about 1/2 to 1/3 of the amount of organic solvent used.

反応温度については、通常溶媒が還流する温度で行う。 The reaction temperature is usually the reflux temperature of the solvent.

反応時間については、反応の進行状況をガスクロマトグラム、高速液体クロマトグラムなどの機器あるいは薄層クロマトグラムで追跡しながら決定する。 The reaction time is determined by monitoring the progress of the reaction using instruments such as gas chromatography, high-performance liquid chromatography, or thin-layer chromatography.

原料の2,9‐ジクロロ‐4,7‐ジフェニル‐1,10‐フェナントロリンは、工業品で入手することができる。 The raw material, 2,9-dichloro-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, is available as an industrial product.

他方の原料である4‐イソキノリンボロン酸類および6‐キノリンボロン酸類についても工業品として入手することができる。 The other raw materials, 4-isoquinolineboronic acids and 6-quinolineboronic acids, are also available as industrial products.

入手できない場合は、対応するハロゲン化物をグリニヤール試薬若しくはリチウム試薬に変換した後トリメチルボラン若しくはトリイソプロピルボランと反応し、塩酸等酸性水で加水分解すればボロン酸を得ることができる。 If they are not available, the corresponding halides can be converted into Grignard or lithium reagents, then reacted with trimethylborane or triisopropylborane, and hydrolyzed with acidic water such as hydrochloric acid to obtain boronic acids.

ボロン酸エステルを入手したい場合は、[0031]の反応において水で処理すれば対応するメチルエステルあるいはイソプロピルエステルを得ることができる。また[0031]で得られたボロン酸をトルエン中、ピナコールで脱水縮合すればピナコールの環状エステルが得られる。2‐イソプロポキシ‐4,4,5,5,‐テトラメチル‐1,3,2‐ジオキサボロランと[0031]で合成したグリニヤール試薬若しくはリチウム試薬と反応させること、さらには対応するハロゲン化物とビスピナコラートジボランを、ジメチルホルムアミドなどの適当な溶媒中で酢酸カリウム存在下、〔1,1’‐ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン〕パラジウムジクロライドなどの触媒を加えて加熱することでも環状ボロン酸を得ることができる。 If you want to obtain a boronic acid ester, you can treat the reaction in [0031] with water to obtain the corresponding methyl ester or isopropyl ester. Alternatively, you can dehydrate and condense the boronic acid obtained in [0031] with pinacol in toluene to obtain a cyclic pinacol ester. Cyclic boronic acids can also be obtained by reacting 2-isopropoxy-4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane with the Grignard reagent or lithium reagent synthesized in [0031], or by heating the corresponding halide and bispinacolatodiborane in a suitable solvent such as dimethylformamide in the presence of potassium acetate and a catalyst such as [1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene]palladium dichloride.

反応で得られる1,10-フェナントロリン化合物は、純度的に問題があるため素子化する前に精製を行う必要がある。精製としては再結晶法が効果的であるが、場合によってはシリカゲルカラムクロマト法で分離することもできる。 The 1,10-phenanthroline compound obtained in the reaction has purity issues and must be purified before being used in devices. Recrystallization is an effective method for purification, but in some cases it can also be separated using silica gel column chromatography.

精製された1,10-フェナントロリン化合物は、さらに製膜に移る前に昇華精製を行うことが望ましい。これは製膜時に製品を入れたるつぼ等に残渣が生じることを極力防ぐためである。化学的に精製されたものの中には、加熱することで分解しやすいものが微量含まれていることがあるため物理的に除去するのが目的である。
昇華する場合は、精製効果を出すために加熱温度勾配をつけるのが一般的である。また大気圧では昇華することがないので真空ポンプで減圧する必要がある。昇華精製の状況については、被昇華物によって所要時間が異なるため目視にて判断するのが通常である。
It is desirable to further purify the purified 1,10-phenanthroline compound by sublimation before proceeding to film formation. This is to minimize the generation of residues in the crucibles in which the product is placed during film formation. Chemically purified compounds may contain trace amounts of substances that are easily decomposed by heating, so the purpose is to physically remove them.
When sublimating, it is common to create a heating temperature gradient to achieve a purification effect. Also, since sublimation does not occur at atmospheric pressure, it is necessary to reduce the pressure using a vacuum pump. The status of sublimation purification is usually judged visually, as the time required varies depending on the material to be sublimated.

評価する1,10-フェナントロリン化合物は、真空蒸着機を使用して製膜し評価用の素子作成を行う。
評価用の素子については、前処理した電極が付着している石英ガラス等の基板に金属マスクを使用し2ミリ角程度の大きさの正方形の形状をしたものを作製する。素子については、石英ガラス上に1か所若しくは複数個作製する。通常であれば複数個作製するのが望ましい。
The 1,10-phenanthroline compound to be evaluated is formed into a film using a vacuum deposition machine, and an element for evaluation is prepared.
For the evaluation element, a square shape of about 2 mm on a side is prepared using a metal mask on a substrate such as quartz glass with a pre-treated electrode attached. One or more elements are prepared on the quartz glass. It is usually desirable to prepare multiple elements.

前処理については一般的に以下の要領で行う。前処理については、処理具合が正確な評価に影響を与えるため、念入りかつ丁寧に行うことを必要とする。
陽極電極のついた基板は、評価用のセルにあった大きさにダイヤモンドカッター等を使用し切り分ける。基板には電極の金属を付着した際に残留した微細なゴミ等が存在するためにこれを洗浄し除去する。特に金属はスパッタリング等により基板に付着させるために表面上が荒れていることが多い。このまま素子として使用した場合、素子が短絡を起こしたり蒸着膜が均等に積層できないため不発光部分が生じたりする。これが素子の寿命評価等に大きく関与してくる。
そこでまず金属電極表面を平滑化するのと基板全体の脱脂を行うため、不繊布ワイパー(例えばベンコット(ベンコットは旭化成株式会社登録商標(登録1153841号他6件)))にアセトン(電子材料用)を含ませて切り分けた基板の表面を軽く研磨する。ついで洗剤(例えばセミコクリーン(セミコクリーンはフルウチ化学株式会社登録商標(登録6017459号))を水で希釈した水溶液を入れた超音波洗浄機に浸け10分程度超音波洗浄をおこなう。これにより研磨カス等を基板から除去することができる。
基板に付着した洗剤を除去するために、蒸留水を満たした超音波洗浄機に浸け10分程度超音波洗浄をおこなう。
さらに基板上に水分が残ると製膜に影響するのと、寿命にも影響を与えるためにアセトン(電子工業用)およびイソプロピルアルコール(同)の順でそれぞれ入った超音波洗浄機にそれぞれ10分程度浸し超音波洗浄を行う。最後にイソプロピルアルコール(同)の沸騰している溶液に5分浸けたのち、紫外線オゾン洗浄を行いデシケーター中で減圧下乾燥させる。
これら一連の操作については、アセトンやイソプロピルアルコールの引火性の問題もありドラフト内で行う。
Pre-processing is generally carried out as follows: Pre-processing must be carried out thoroughly and carefully, as the degree of processing will affect accurate evaluation.
The substrate with the anode electrode is cut into pieces using a diamond cutter or similar to fit the size of the evaluation cell. The substrate will have fine debris remaining on it when the metal electrode was attached, so this is cleaned and removed. In particular, the metal often has a rough surface because it is attached to the substrate using methods such as sputtering. If used as an element in this state, the element may short-circuit or the evaporated film may not be evenly layered, resulting in non-emitting areas. This has a major impact on the evaluation of the element's lifespan.
Therefore, first, to smooth the surface of the metal electrode and degrease the entire substrate, the surface of the cut substrate is lightly polished with a non-woven wiper (for example, Bemcot (Bemcot is a registered trademark of Asahi Kasei Corporation (Registration No. 1153841 and six other trademarks))) soaked in acetone (for electronic materials). Next, the substrate is immersed in an ultrasonic cleaner filled with an aqueous solution of detergent (for example, Semico Clean (Semico Clean is a registered trademark of Furuuchi Chemical Co., Ltd. (Registration No. 6017459)) diluted with water, and ultrasonic cleaning is performed for about 10 minutes. This allows polishing residue and the like to be removed from the substrate.
In order to remove the detergent adhering to the substrate, the substrate is immersed in an ultrasonic cleaner filled with distilled water and subjected to ultrasonic cleaning for about 10 minutes.
Furthermore, since any moisture remaining on the substrate will affect film formation and its lifespan, the substrate is ultrasonically cleaned by immersing it in an ultrasonic cleaner filled with acetone (for the electronics industry) and then isopropyl alcohol (for the electronics industry) for approximately 10 minutes each.Finally, the substrate is immersed in a boiling solution of isopropyl alcohol (for the electronics industry) for 5 minutes, after which it is cleaned with ultraviolet light and ozone and dried under reduced pressure in a desiccator.
This series of operations is carried out in a fume hood due to the flammability of acetone and isopropyl alcohol.

以下、本発明の有機EL素子の構成要素に関して、陽極/ホール注入層/ホール輸送層/発光層/電子輸送層/陰極からなる素子構成を例として取り上げて説明する。本発明の有機EL素子は、基板に支持されていることが好ましい。基板の素材については特に制限はなく、例えば、従来の有機EL素子に慣用されている、ガラス、石英ガラス、透明プラスチックなどからなるものが挙げられる。 The components of the organic EL element of the present invention will be explained below using as an example an element configuration consisting of an anode, hole injection layer, hole transport layer, light-emitting layer, electron transport layer, and cathode. The organic EL element of the present invention is preferably supported on a substrate. There are no particular restrictions on the material of the substrate, and examples include glass, quartz glass, transparent plastic, and the like commonly used in conventional organic EL elements.

本発明の有機EL素子の陽極としては、仕事関数の大きな金属単体(4eV以上)、仕事関数の大きな金属同士の合金(4eV以上)または導電性物質、またはこれらの混合物を電極材料とすることが好ましい。その具体例としては、金、銀、銅等の金属、ITO(インジウム-スズオキサイド)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)などの導電性透明材料、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子材料が挙げられる。
陽極はこれらの電極材料を用いて、蒸着、スパッタリング、塗布などの方法により形成することができる。陽極のシート電気抵抗は数百Ω/cm以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、一般に5~1,000nm程度、好ましくは10~500nmである。
The anode of the organic EL device of the present invention is preferably made of an electrode material that is a metal element having a large work function (4 eV or more), an alloy of metals having a large work function (4 eV or more), a conductive substance, or a mixture of these. Specific examples include metals such as gold, silver, and copper, conductive transparent materials such as ITO (indium tin oxide), tin oxide (SnO 2 ), and zinc oxide (ZnO), and conductive polymer materials such as polypyrrole and polythiophene.
The anode can be formed using these electrode materials by methods such as vapor deposition, sputtering, and coating. The sheet electrical resistance of the anode is preferably several hundred Ω/ cm2 or less. The thickness of the anode varies depending on the material, but is generally about 5 to 1,000 nm, and preferably 10 to 500 nm.

陰極としては、仕事関数の小さな金属単体(4eV以下)、仕事関数の小さい金属同士の合金(4eV以下)または導電性物質およびこれらの混合物を電極材料とすることが好ましい。その具体例としては、リチウム、リチウム-インジウム合金、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、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、アルミニウム-リチウム合金、アルミニウム-マグネシウム合金などが挙げられる。
陰極はこれらの電極材料を用いて、蒸着、スパッタリングなどの方法により作製することができる。
陰極のシート電気抵抗は数百Ω/cm以下が好ましい。陰極の膜厚は材料にもよるが、一般に5~1,000nm程度、好ましくは10~500nmである。本発明の有機EL素子の発光を効率よく取り出すために、陽極または陰極の少なくとも一方の電極は透明もしくは半透明であることが好ましい。
The cathode is preferably made of an elemental metal with a low work function (4 eV or less), an alloy of metals with a low work function (4 eV or less), a conductive substance, or a mixture thereof, such as lithium, a lithium-indium alloy, sodium, a sodium-potassium alloy, magnesium, a magnesium-silver alloy, a magnesium-indium alloy, aluminum, an aluminum-lithium alloy, or an aluminum-magnesium alloy.
The cathode can be produced by using these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
The sheet electrical resistance of the cathode is preferably several hundred Ω/ cm2 or less. The thickness of the cathode varies depending on the material, but is generally about 5 to 1,000 nm, preferably 10 to 500 nm. In order to efficiently extract light emitted from the organic EL element of the present invention, it is preferable that at least one of the anode and cathode electrodes is transparent or semi-transparent.

洗浄した電極基板は、できる限り大気に触れることなく陽極の正孔注入層を作製するために蒸着機もしくはスピンコーターにセットする。低分子化合物で蒸着可能な化合物は真空蒸着機で作製し、分子量の大きな蒸着に適さない化合物については適当な溶媒に溶かして塗布して作製する。 The cleaned electrode substrate is placed in a vapor deposition machine or spin coater to create the anode hole injection layer while minimizing exposure to air. Low molecular weight compounds that can be vapor deposited are prepared using a vacuum deposition machine, while compounds with large molecular weights that are not suitable for vapor deposition are prepared by dissolving them in an appropriate solvent and applying the coating.

陽極電極の上に正孔注入層を積層する。
正孔注入層とは、陽極より有機薄膜に注入される正孔(ホール)の注入性を向上させるために挿入する層である。陽極で使用する金属は仕事関数が大きく、一般に‐5eV程度である。このためこの仕事関数に近い最高被占軌道(HOMO)を有する有機化合物であれば正孔注入層は必要でないが、そのような条件に合致するものは少なく、陽極の仕事関数と有機薄膜の最高被占軌道(HOMO)の間に幾分かの差があるため、それが障壁となって発生する。それが原因となり陽極に発生した正孔が効率良く有機薄膜に移動することができない。そのためこの問題を解決するために設ける層である。
通常10~200nmの厚みで積層される。
A hole injection layer is laminated on the anode electrode.
A hole injection layer is a layer inserted to improve the injection of holes injected from the anode into the organic thin film. The metals used in the anode have a large work function, generally around -5 eV. Therefore, a hole injection layer is not necessary if the organic compound has a highest occupied molecular orbital (HOMO) close to this work function. However, there are few compounds that meet such conditions, and there is a slight difference between the work function of the anode and the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the organic thin film, which acts as a barrier. This prevents holes generated at the anode from efficiently moving to the organic thin film. Therefore, this layer is provided to solve this problem.
Usually, the film is laminated to a thickness of 10 to 200 nm.

正孔注入層で用いることのできる化合物としては、蒸着できる低分子化合物としては、下記式に示される銅フタロシアニン(CuPc)を例示することができる。
An example of a compound that can be used in the hole injection layer and that can be vapor deposited is copper phthalocyanine (CuPc) represented by the following formula.

また本出願人の特開平9-301934号公報に掲げるDNTPDも、正孔注入層として蒸着することができる化合物として例示できる。
Furthermore, DNTPD disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-301934 filed by the present applicant is also an example of a compound that can be vapor deposited as a hole injection layer.

また塗布できる正孔注入層としては、水溶性高分子である下記化学式に示されるPDOT-PSS(ポリマー混合物)を例示することができる。
An example of a hole injection layer that can be applied is PDOT-PSS (polymer mixture) which is a water-soluble polymer and is represented by the following chemical formula:

同様に下記化学式に示されるPTPD-1,PPBIを使用することができる。
Similarly, PTPD-1 and PPBI shown in the following chemical formula can be used.

同様の本出願人の特開平9-188756号公報に掲げるPES-1やPES-2も、下記に例示したTBPAHと呼ばれるアンチモン錯体を添加することで同様に正孔注入層として使用することができる。
Similarly, PES-1 and PES-2 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-188756 of the present applicant can also be used as a hole injection layer by adding an antimony complex called TBPAH, as exemplified below.

正孔注入層の上に正孔輸送層を積層する。
正孔輸送層は、正孔伝達化合物からなるもので、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ている。電界が与えた2つの電極の間に正孔伝達化合物が配置されて陽極から正孔が注入された場合、少なくとも10-6cm/V秒以上のホール移動度を有する正孔伝達物質が好ましい。このような正孔伝達物質は、従来から光導電材料において正孔の電荷注入材料として慣用されている材料や有機EL素子の正孔輸送層に使用されている公知の材料の中から任意のものを選択して用いることができる。
A hole transport layer is laminated on the hole injection layer.
The hole transport layer is made of a hole transport compound and has the function of transporting holes injected from the anode to the light-emitting layer. When the hole transport compound is disposed between two electrodes to which an electric field is applied and holes are injected from the anode, the hole transport compound preferably has a hole mobility of at least 10-6 cm2 /V-sec. Such a hole transport compound can be selected from materials conventionally used as charge injection materials for holes in photoconductive materials and known materials used in hole transport layers of organic EL devices.

正孔伝達物質の例としては、N,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニル-4,4-ジアミノフェニル(α-NPD)を例示することができる。
An example of the hole transport material is N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-4,4-diaminophenyl (α-NPD).

本出願人の特開2004-115441号公報に掲げるBABP、特開2005-220088号公報、に掲げるDTASi、特開2008-201676号公報に掲げるDNDPNや特開2010-254635号公報に掲げるCzTDAやDBTDTAなどを例示することができる。
Examples include BABP disclosed in JP-A-2004-115441, DTASi disclosed in JP-A-2005-220088, DNDPN disclosed in JP-A-2008-201676, and CzTDA and DBTDTA disclosed in JP-A-2010-254635, all of which are owned by the present applicant.

また特開2019-26556号公報に掲げる4DBFHPBや4DBTHPBを例示することができる。 Other examples include 4DBFHPB and 4DBTHPB, as described in JP 2019-26556 A.

これらの化合物は、単独で使用することができるほか複数の層として積層して使用することができ、複数の化合物を共蒸着して混合して用いることもできる。 These compounds can be used alone or in layers, or multiple compounds can be co-deposited and mixed together.

本発明の有機EL素子の発光層には、当業者が一般的に使用する発光材料であれば特に支障なく使用することができる。発光材料については、最近では量子効率の高いリン光材料や熱活性化遅延蛍光物質が使用されている。本発明の新規な1,10-フェナントロリン化合物は、それらに適切に発光させるべくエネルギーレベルを有している。 The light-emitting layer of the organic EL device of the present invention can be made from any light-emitting material commonly used by those skilled in the art. Recently, phosphorescent materials and thermally activated delayed fluorescent materials with high quantum efficiency have been used as light-emitting materials. The novel 1,10-phenanthroline compound of the present invention has an energy level that allows them to emit light appropriately.

発光層は、ホスト材料と発光材料(ドーパント)から形成される[Appl. Phys. Lett.,65 3610 (1989)]。発光材料は、その濃度消光を避け、また発光エネルギーを効率よく発光材料に移動させるためにホスト材料と組み合わせて使用する。一般に発光材料は、ホスト材料に対して好ましくは0.01~40重量%であり、より好ましくは0.1~20重量%である。 The light-emitting layer is formed from a host material and a light-emitting material (dopant) [Appl. Phys. Lett., 65 3610 (1989)]. The light-emitting material is used in combination with the host material to avoid concentration quenching and to efficiently transfer the emission energy to the light-emitting material. In general, the amount of the light-emitting material relative to the host material is preferably 0.01 to 40% by weight, more preferably 0.1 to 20% by weight.

青色リン光材料としては、例えば特開2010-251565号公報に例示されているようなFIrpic、FIr6、FIrN4やIr(Fppy)3などを例示することができる。 Examples of blue phosphorescent materials include FIrpic, FIr6, FIrN4, and Ir(Fppy)3, as exemplified in JP-A-2010-251565.

緑色のリン光材料としては、Journal of the American Chemical Society (2001),123(18),4304-4312.記載のIr(ppy)acacやPure and Applied Chemistry 71(11)2095-2106(1999)記載のIr(ppy)などを例示することができる。
Examples of green phosphorescent materials include Ir(ppy) 2 acac described in Journal of the American Chemical Society (2001), 123(18), 4304-4312, and Ir(ppy) 3 described in Pure and Applied Chemistry 71(11) 2095-2106 (1999).

赤色リン光材料としては、特開2009-132688号公報記載の下記式
で示されるリン光材料や、特開2009-149607号公報記載の下記式
As the red phosphorescent material, there is a compound of the following formula described in JP-A-2009-132688:
and phosphorescent materials represented by the following formula described in JP-A-2009-149607:

で示されるリン光材料、また特開2009-164614号公報記載の下記式 and phosphorescent materials represented by the following formula described in JP-A-2009-164614:

で示されるリン光材料、あるいは特開2013-155153号公報記載の下記式 or a phosphorescent material represented by the following formula described in JP-A-2013-155153:

などのリン光材料を例示することができる。(Buは、ブチル基を意味する。) (Bu means a butyl group).

深赤色に発光する材料としては、2019年に発行されたChemistry-a European Journal 25(30)7308-7314記載の下記式で示される(DPQ)Ir(dpm) The deep red emitting material is (DPQ) 2 Ir(dpm) represented by the following formula, which is described in Chemistry-a European Journal 25(30)7308-7314 published in 2019.

等のイリジウム錯体を例示することができる。非常に深い最低空軌道準位(LUMO)(‐3.8eV)を持つ本化合物に対しては、ホスト材料も同様に深い最低空軌道準位(LUMO)が要求される。
また熱活性化遅延蛍光については、1930年代よりエオシンY等で現象が現れることを確認されていた。本格的にこの分野で利用を試みたのは、2010年の九州大学の安達教授らのグループである。
For this compound, which has a very deep lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) (−3.8 eV), the host material is also required to have a similarly deep lowest unoccupied molecular orbital (LUMO).
Furthermore, the phenomenon of thermally activated delayed fluorescence has been confirmed since the 1930s to occur in eosin Y and other compounds. In 2010, a group led by Professor Adachi of Kyushu University began to seriously attempt to utilize this technology in this field.

熱活性化遅延蛍光材料の青色材料としては、Nature Photonics 13,678-692,(2019)記載のν‐DABNA、
Examples of blue thermally activated delayed fluorescent materials include ν-DABNA described in Nature Photonics 13, 678-692, (2019);

Adv.Mater 2016,28(14),2777-2781記載のDABNA-1やDABNA-2、
DABNA-1 and DABNA-2 described in Adv. Mater 2016, 28(14), 2777-2781;

Nature 492,234-238,(2012)記載の2CzPN
などを例示することができる。
2CzPN described in Nature 492, 234-238, (2012)
Examples include:

緑色の熱活性化遅延蛍光物質については、同じくNature 492,234-238,(2012)記載の4CzIPN、
The green thermally activated delayed fluorescent substance is 4CzIPN, which is also described in Nature 492, 234-238, (2012).

Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom) (2012),48,(93),11392-11394.記載のPXZ-TRZ
などを例示することができる。
PXZ-TRZ described in Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom) (2012), 48, (93), 11392-11394.
Examples include:

赤色の熱活性化遅延蛍光物質については、米国特許出願公開第2019/0074449号明細書記載のHAP―3TPA、
As for the red thermally activated delayed fluorescent substance, HAP-3TPA described in U.S. Patent Application Publication No. 2019/0074449 is used.

Mater.Horiz.,2016,3,145-151記載の5TCzBN
を例示することができる。
Mater. Horiz., 2016, 3, 145-151
Examples include:

また本発明の新規な1,10-フェナントロリン化合物は、九州大学安達教授が提唱しているハイパーフルオレッセンスと呼ばれる新規な有機EL発光技術にも対応できる。
ハイパーフルオレッセンス技術は、一重項励起子を使用する蛍光材料と三重項励起子を使用する熱活性化遅延蛍光材料の良い面を活用し、有機EL素子の高効率化および長寿命化を達成することができる技術であり国内外より注目されている。
Furthermore, the novel 1,10-phenanthroline compound of the present invention can also be used in a new organic EL light-emitting technology called hyperfluorescence, which has been proposed by Professor Adachi of Kyushu University.
Hyperfluorescence technology is attracting attention both domestically and internationally as a technology that can achieve high efficiency and long life for organic EL devices by utilizing the advantages of fluorescent materials that use singlet excitons and thermally activated delayed fluorescent materials that use triplet excitons.

現状において有機EL素子は、赤色と緑色はリン光材料、青色は蛍光材料といった材料が一般的に使われている。リン光材料については、青色において実用に適した材料がなく、また発光効率は蛍光材料より優れるものの、色純度やイリジウム金属などのレアメタルを使用するためコストの面で厳しい状況に置かれている。
そのためレアメタルを含有せずリン光材料と同様三重項励起子を使用することができる熱活性化遅延蛍光材料については、特にコストの面においてリン光材料の欠点を十分に補うことができる。
Currently, organic EL elements generally use phosphorescent materials for red and green, and fluorescent materials for blue. As for phosphorescent materials, there are no suitable blue materials, and although phosphorescent materials have better luminous efficiency than fluorescent materials, they face difficulties in terms of color purity and cost due to the use of rare metals such as iridium.
Therefore, thermally activated delayed fluorescent materials, which do not contain rare metals and can use triplet excitons like phosphorescent materials, can fully compensate for the disadvantages of phosphorescent materials, particularly in terms of cost.

例えば、ハイパーフルオレッセンス素子に関する安達らのnature photonics(doi.org/10.1038/s41566-020-00745-z)に記載されている青色遅延活性化蛍光材料の下記化合物(HDT-1)
の三重項励起子のエネルギーギャップは2.88eVであるが、本発明の新規な1,10-フェナントロリン化合物の三重項励起子のエネルギーギャップは3.0~3.1eVと大きいため十分な電荷の閉じ込め効果を有する。また一緒に使用されている[化31]記載のν‐DABNAのエネルギーギャップも2.1eVでありこちらの電荷の閉じ込めを行うことができる。
一般に赤色や緑色の発光材料は、青色発光材料のエネルギーギャップほど大きくないためいずれの色の発光材料の電荷の閉じ込めも十分に行うことが可能である。
For example, the following compound (HDT-1) is a blue delayed-activation fluorescent material described in Nature Photonics by Adachi et al. (doi.org/10.1038/s41566-020-00745-z) relating to hyperfluorescence devices.
The triplet exciton energy gap of the novel 1,10-phenanthroline compound of the present invention is 2.88 eV, but the triplet exciton energy gap of the novel 1,10-phenanthroline compound of the present invention is as large as 3.0 to 3.1 eV, and therefore has a sufficient charge trapping effect. In addition, the energy gap of the v-DABNA described in [Chemical Formula 31] that is used together with the compound is also 2.1 eV, and this compound can also trap charges.
Generally, red and green light-emitting materials do not have as large an energy gap as blue light-emitting materials, so that it is possible to sufficiently confine charges in light-emitting materials of either color.

これらの発光材料と一緒に用いられるホスト材料については、特許第5683784号公報記載の下記化合物
を例示することができる。
The host material used together with these light-emitting materials is the following compound described in Japanese Patent No. 5683784:
Examples include:

また本出願人の特許第5325402号公報記載の下記化合物
を例示することができる。
In addition, the following compound described in Japanese Patent No. 5325402 of the present applicant:
Examples include:

本出願人の特開2010-13421号公報記載の下記化合物
も例示することができる。
The following compound described in JP-A-2010-13421 of the present applicant:
can also be exemplified.

本出願人の特許第5674266号公報記載の下記化合物
The following compound described in Japanese Patent No. 5674266 of the present applicant:

さらに本出願人の特許第5727237号公報記載の下記化合物
を例示することができる。
Furthermore, the following compound described in Japanese Patent No. 5727237 of the present applicant:
Examples include:

発光層と電子輸送層の間に正孔(ホール)ブロック層を挿入することもできる。正孔(ホール)ブロックとは、文字通り発光の際電子と再結合できなかった正孔が電子輸送層へもれこむことを防止する層である。正孔のもれは、正孔の移動度と電子の移動度に影響し電荷のバランスが取れなかった場合に良く発生する。もれた正孔が電子輸送層もしくは発光層と電子輸送層の界面で再結合した場合、再結合した場所からの発光が起こり発光層より得られた光と異なる波長の光を発することになる。 A hole-blocking layer can also be inserted between the light-emitting layer and the electron-transporting layer. A hole-blocking layer is a layer that, as the name suggests, prevents holes that are unable to recombine with electrons during light emission from leaking into the electron-transporting layer. Hole leakage often occurs when the mobility of holes and electrons is affected, resulting in an imbalance of charge. If leaked holes recombine in the electron-transporting layer or at the interface between the light-emitting layer and the electron-transporting layer, light will be emitted from the recombination site, resulting in light of a different wavelength from the light obtained from the light-emitting layer.

正孔ブロック材料として使用される材料の特徴としては、最高被占軌道(HOMO)の値の大きいものである。正孔は陽極より注入されるため、陽極電極の仕事関数に近い最高被占軌道(HOMO)の値をもつ材料を採用した場合、正孔が容易に移動できるため正孔の突き抜け現象が発生する。 A characteristic of materials used as hole-blocking materials is that they have a large highest occupied molecular orbital (HOMO) value. Because holes are injected from the anode, if a material with a HOMO value close to the work function of the anode electrode is used, holes can move easily, resulting in hole punch-through.

正孔ブロック材料としては、前述した通り最高被占軌道(HOMO)の値の大きい材料であれば使用することができるが、例示すれば本出願人の特許第6580613号公報に記載のDBF‐TRZや、
DBT‐TRZ
を挙げることができる。
As described above, any material having a high HOMO value can be used as the hole-blocking material. Examples include DBF-TRZ described in the applicant's Japanese Patent No. 6580613,
DBT-TRZ
Examples include:

DBF‐TRZの最高被占軌道(HOMO)の値は-6.4eV、DBT‐TRZの最高被占軌道(HOMO)の値は-6.3eVと陽極の仕事関数-5.1eVに比べたらはるかに大きい。 The highest occupied molecular orbital (HOMO) value of DBF-TRZ is -6.4 eV, while the highest occupied molecular orbital (HOMO) value of DBT-TRZ is -6.3 eV, which is much larger than the anode work function of -5.1 eV.

正孔(ホール)ブロック層の次には電子輸送層を積層させる。ここで使用する電子輸送材料については、一般式〔1〕もしくは一般式〔2〕記載の電子輸送材料を使用する。 An electron transport layer is laminated next to the hole blocking layer. The electron transport material used here is an electron transport material represented by general formula [1] or general formula [2].

一般式〔1〕で表される電子輸送材料において、1,10-フェナントロリン化合物に結合した二つの4-イソキノリン化合物は同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましく、具体的には以下のような化合物を例示することができる。
In the electron transport material represented by general formula [1], the two 4-isoquinoline compounds bonded to the 1,10-phenanthroline compound may be the same or different, but are preferably the same. Specific examples of the 4-isoquinoline compounds include the following:

一般式〔2〕で表される電子輸送材料において、1,10-フェナントロリン化合物に結合した二つの6-キノリン化合物は同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましく、具体的には以下のような化合物を例示することができる。
In the electron transport material represented by general formula [2], the two 6-quinoline compounds bonded to the 1,10-phenanthroline compound may be the same or different, but are preferably the same. Specific examples of the 6-quinoline compounds include the following:

これらの化合物は、単独で薄膜化して電子輸送層を形成することができるが、2種類以上の化合物を共蒸着により単一層に混合することもできるし、単独に2層以上の電子輸送層を形成することもできる。 These compounds can be formed into thin films by themselves to form electron transport layers, but two or more compounds can also be mixed together to form a single layer by co-evaporation, or two or more electron transport layers can be formed by a single compound.

またこれらの化合物は、特許第5650114号公報記載の下記化合物
あるいは、
These compounds are also compounds described in Japanese Patent No. 5650114, such as the following compounds:
or,

J.Org.Chem.,1996,61(9),3017-3022記載の下記化合物
などと混合して用いることもできる。
The following compound described in J. Org. Chem., 1996, 61(9), 3017-3022:
It can also be used in combination with other compounds.

上記化合物と混合して用いる際は、一般式〔1〕及び一般式〔2〕の合計量が、混合物の30重量%以上、好ましくは40重量%以上、より好ましくは50重量%以上の任意の割合となるように用いることができる。 When used in a mixture with the above compounds, the total amount of general formula [1] and general formula [2] can be any ratio of 30% by weight or more, preferably 40% by weight or more, and more preferably 50% by weight or more of the mixture.

本発明の新規な1,10-フェナントロリン化合物を含む素子の正孔注入層、正孔輸送層の形成方法については特に限定されるものではない。例えば乾式製膜法(例えば真空蒸着法、イオン化蒸着法など)、湿式製膜法[溶媒塗布法(例えばスピンコート法、キャスト法、インクジェット法など)]を使用することができる。電子輸送層の製膜については、湿式製膜法で行うと下層が溶出する恐れがあるため乾式製膜法(例えば真空蒸着法、イオン化蒸着法など)に限定される。素子の作製については上記の製膜法を併用しても構わない。
真空蒸着法により正孔輸送層、発光層、電子輸送層などの各層を形成する場合、真空蒸着条件は特に限定されるものではない。通常10-5Torr程度以下の真空下で50~500℃程度のボート温度(蒸着原温度)、-50~300℃程度の基板温度で、0.01~50nm/sec.程度蒸着することが好ましい。正孔輸送層、発光層、電子輸送層の各層を複数の化合物を使用して形成する場合、化合物を入れたボートをそれぞれ温度制御しながら共蒸着することが好ましい。
The method for forming the hole injection layer and hole transport layer of a device containing the novel 1,10-phenanthroline compound of the present invention is not particularly limited. For example, a dry film-forming method (e.g., vacuum deposition, ionization deposition, etc.) or a wet film-forming method [solvent coating method (e.g., spin coating, casting, inkjet method, etc.)] can be used. The electron transport layer is formed by a dry film-forming method (e.g., vacuum deposition, ionization deposition, etc.) because a wet film-forming method may cause dissolution of the underlying layer. The above film-forming methods may be used in combination to fabricate the device.
When forming each layer such as a hole transport layer, a light-emitting layer, and an electron transport layer by vacuum deposition, the vacuum deposition conditions are not particularly limited. Typically, deposition is preferably performed under a vacuum of about 10 −5 Torr or less, with a boat temperature (evaporation source temperature) of about 50 to 500°C and a substrate temperature of about −50 to 300°C, at a rate of about 0.01 to 50 nm/sec. When forming each layer of a hole transport layer, a light-emitting layer, and an electron transport layer using multiple compounds, it is preferable to perform co-deposition while controlling the temperature of each boat containing the compounds.

正孔注入層、正孔輸送層を溶媒塗布法で形成する場合、各層を構成する成分を溶媒に溶解または分散させて塗布液とする。溶媒としては、炭化水素系溶媒(例えばヘプタン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等)、ケトン系溶媒(例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、ハロゲン系溶媒(例えばジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等)、エステル系溶媒(例えば酢酸エチル、酢酸ブチル等)、アルコール系溶媒(例えばメタノール、エタノール、ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等)、エーテル系溶媒(例えばジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン等)、非プロトン性溶媒(例えばN,N′-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等)、水等が挙げられる。溶媒は単独で使用しても良く、複数の溶媒を併用しても良い。 When forming the hole injection layer and hole transport layer using a solvent coating method, the components that make up each layer are dissolved or dispersed in a solvent to form a coating solution. Examples of solvents include hydrocarbon solvents (e.g., heptane, toluene, xylene, cyclohexane, etc.), ketone solvents (e.g., acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), halogen-based solvents (e.g., dichloromethane, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, etc.), ester solvents (e.g., ethyl acetate, butyl acetate, etc.), alcohol solvents (e.g., methanol, ethanol, butanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, etc.), ether solvents (e.g., dibutyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1,2-dimethoxyethane, etc.), aprotic solvents (e.g., N,N'-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, etc.), and water. A single solvent may be used, or multiple solvents may be used in combination.

正孔輸送層、発光層、電子輸送層等の各層の膜厚は、特に限定されるものではないが、通常5~5,000nmになるようにする。
本発明の有機EL素子は、酸素や水分等の接触を遮断する目的で保護層(封止層)を設けまたは不活性物質中に素子を封入して保護することができる。不活性物質としては、パラフィン、シリコンオイル、フルオロカーボン等が挙げられる。保護層に使用する材料としては、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、光硬化性樹脂等がある。
The thickness of each layer, such as the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer, is not particularly limited, but is usually set to 5 to 5,000 nm.
The organic EL element of the present invention can be protected by providing a protective layer (sealing layer) or encapsulating the element in an inert substance to block contact with oxygen, moisture, etc. Examples of inert substances include paraffin, silicone oil, and fluorocarbon. Materials used for the protective layer include fluororesins, epoxy resins, silicone resins, polyesters, polycarbonates, and photocurable resins.

本発明の有機EL素子は、直流駆動の素子として使用できる。直流電圧を印加する場合、陽極をプラス、陰極をマイナスの極性として通常1.5~20V程度印加すると発光が観察される。また本発明の有機EL素子は交流駆動の素子としても使用できる。交流電圧を印加する場合には、陽極がプラス、陰極がマイナスの状態になった時に発光する。本発明の有機EL素子は、テレビ、携帯電話、ゲーム機等のフルカラーディスプレイ、車載の警告灯や保安部品などのエリアカラーディスプレイ、複写機、プリンター、液晶ディスプレイの白色バックライト、屋内あるいは屋外の間接照明や机上照明などの各種照明等で使用することができる。 The organic EL element of the present invention can be used as a DC-driven element. When a DC voltage is applied, light emission is observed when a voltage of about 1.5 to 20 V is typically applied with the anode as the positive polarity and the cathode as the negative polarity. The organic EL element of the present invention can also be used as an AC-driven element. When an AC voltage is applied, light emission occurs when the anode is positive and the cathode is negative. The organic EL element of the present invention can be used in full-color displays for televisions, mobile phones, game consoles, etc.; area color displays such as in-vehicle warning lights and safety devices; white backlights for copiers, printers, and liquid crystal displays; and various types of lighting, such as indoor or outdoor indirect lighting and desk lighting.

図27に、本発明の有機EL素子の好ましい例の断面図を示す。
図27は、基板1上に陽極2、正孔注入層7、正孔輸送層5、発光層3、正孔ブロック層9、電子輸送層6、電子注入層8および陰極4を順次設けた例である。この場合、正孔注入層7を設けることにより、陽極2と正孔輸送層5の密着性を高め、陽極からの正孔の注入を良くし、発光素子の低電圧化に効果が構成である。また、この例は、正孔ブロック層9を挿入した例である。これは電荷輸送と発光の機能を分離したものであり、材料選択の自由度が増すために、発光の高効率化や発光色の自由度が増すことになる。正孔ブロック層9については、発光層3と電子輸送層6の間に挿入することができる。
FIG. 27 shows a cross-sectional view of a preferred example of the organic EL element of the present invention.
Figure 27 shows an example in which an anode 2, a hole injection layer 7, a hole transport layer 5, an emissive layer 3, a hole blocking layer 9, an electron transport layer 6, an electron injection layer 8, and a cathode 4 are sequentially formed on a substrate 1. In this case, the hole injection layer 7 is provided to increase the adhesion between the anode 2 and the hole transport layer 5, improving hole injection from the anode and contributing to a reduction in the voltage required for the light-emitting device. This example also includes a hole blocking layer 9. This separates the functions of charge transport and light emission, increasing the freedom in material selection, thereby improving the efficiency of light emission and the freedom in the color of emitted light. The hole blocking layer 9 can be inserted between the emissive layer 3 and the electron transport layer 6.

合成例Synthesis Example

以下に合成例および実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below with reference to the following synthesis examples and working examples, but the present invention is not limited thereto in any way.

合成例1:化合物番号(I)の合成
窒素導入管、還流冷却管、温度計およびメカニカルスターラーのついた300mlの4つ口丸底フラスコに、炭酸ナトリウム4.7g(17.8mmol×2.5当量)と水55mlを加え撹拌する。続いてテトラヒドロフラン110ml、4-イソキノリンボロン酸エステル10.0g(17.8mmol×2.2当量)と2,9-ジクロロ‐4,7‐ジフェニルフェナントロリン7.1g(17.8mmol)を加え窒素置換を15分実施する。その後テトラキストリフェニルホスフィン0.1g(17.8mmol×0.5%)を加え湯浴で65~67℃で12時間撹拌する。反応が進むにつれ目的物の結晶が析出する。
所定の時間が経過した後室温まで冷却し、析出した結晶を吸引ろ過にて回収した。
得られた結晶は、オルソジクロロベンゼン200mlと活性白土1g加え再結晶を行った。この操作により目的の化合物番号(I)の化合物を8.6g回収した。収率は82.4%であった。
このうち8gを昇華精製した。昇華条件は、高温側310℃、中温側290℃および低温側230℃で真空下4.5時間加熱した。室温まで冷却し目的物を5.8g回収した。この操作での回収率は、72.5%であった。得られた結晶は、素子化に使用した。
昇華精製後の化合物について、元素分析を行い化合物の同定を行った。その結果を表1に示す。高速液体クロマトグラフでの純度確認は、99.78%であった。
Synthesis Example 1: Synthesis of Compound No. (I)
A 300 ml four-necked round-bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, reflux condenser, thermometer, and mechanical stirrer is charged with 4.7 g (17.8 mmol x 2.5 equivalents) of sodium carbonate and 55 ml of water and stirred. Next, 110 ml of tetrahydrofuran, 10.0 g (17.8 mmol x 2.2 equivalents) of 4-isoquinolineboronic acid ester, and 7.1 g (17.8 mmol) of 2,9-dichloro-4,7-diphenylphenanthroline are added and nitrogen substitution is carried out for 15 minutes. Then, 0.1 g (17.8 mmol x 0.5%) of tetrakistriphenylphosphine is added and the mixture is stirred in a water bath at 65-67°C for 12 hours. As the reaction progresses, the target product precipitates as crystals.
After a predetermined time had passed, the mixture was cooled to room temperature, and the precipitated crystals were collected by suction filtration.
The obtained crystals were recrystallized by adding 200 ml of orthodichlorobenzene and 1 g of activated clay. Through this operation, 8.6 g of the target compound (I) was recovered. The yield was 82.4%.
Of this, 8 g was purified by sublimation. The sublimation conditions were heating at high temperature 310 °C, medium temperature 290 °C, and low temperature 230 °C under vacuum for 4.5 hours. After cooling to room temperature, 5.8 g of the target product was recovered. The recovery rate from this operation was 72.5%. The obtained crystals were used for device fabrication.
The compound after sublimation purification was identified by elemental analysis, the results of which are shown in Table 1. The purity confirmed by high performance liquid chromatography was 99.78%.

合成例2:化合物番号(II)‐2の合成
窒素導入管、還流冷却管、温度計およびメカニカルスターラーのついた300mlの4つ口丸底フラスコに、炭酸ナトリウム4.7g(17.8mmol×2.5当量)と水55mlを加え撹拌する。続いてテトラヒドロフラン110ml、6‐メチル‐4‐イソキノリンボロン酸エステル10.5g(6‐メチル‐4‐ブロモイソキノリンより調製したもの)(17.8mmol×2.2当量)と2,9-ジクロロ‐4,7‐ジフェニルフェナントロリン7.1g(17.8mmol)を加え窒素置換を15分実施する。その後テトラキストリフェニルホスフィン0.1g(17.8mmol×0.5%)を加え湯浴で65~67℃で12時間撹拌する。反応が進むにつれ目的物の結晶が析出する。
所定の時間が経過した後室温まで冷却し、析出した結晶を吸引ろ過にて回収した。
得られた結晶は、オルソジクロロベンゼン200mlと活性白土1g加え再結晶を行った。この操作により目的の化合物番号(II)-2の化合物を8.8g回収した。収率は80.4%であった。
このうち8gを昇華精製した。昇華条件は、高温側310℃、中温側290℃および低温側230℃で真空下4.5時間加熱した。室温まで冷却し目的物を5.4g回収した。この操作での回収率は、67.5%であった。
Synthesis Example 2: Synthesis of Compound No. (II)-2
A 300 ml four-neck round-bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, reflux condenser, thermometer, and mechanical stirrer was charged with 4.7 g (17.8 mmol x 2.5 equivalents) of sodium carbonate and 55 ml of water and stirred. Subsequently, 110 ml of tetrahydrofuran, 10.5 g (17.8 mmol x 2.2 equivalents) of 6-methyl-4-isoquinolineboronic acid ester (prepared from 6-methyl-4-bromoisoquinoline), and 7.1 g (17.8 mmol) of 2,9-dichloro-4,7-diphenylphenanthroline were added and the mixture was purged with nitrogen for 15 minutes. Then, 0.1 g (17.8 mmol x 0.5%) of tetrakistriphenylphosphine was added and the mixture was stirred in a water bath at 65-67°C for 12 hours. As the reaction progressed, the target product precipitated as crystals.
After a predetermined time had passed, the mixture was cooled to room temperature, and the precipitated crystals were collected by suction filtration.
The obtained crystals were recrystallized by adding 200 ml of orthodichlorobenzene and 1 g of activated clay. Through this operation, 8.8 g of the target compound (II)-2 was recovered. The yield was 80.4%.
Of this, 8 g was purified by sublimation. The sublimation conditions were heating at high temperature 310°C, medium temperature 290°C, and low temperature 230°C under vacuum for 4.5 hours. After cooling to room temperature, 5.4 g of the target product was recovered. The recovery rate from this operation was 67.5%.

合成例3:化合物番号(II)‐5の合成
合成例2に従い、1‐メチル‐4‐イソキノリンボロン酸エステル10.5g(1‐メチル‐4‐ブロモイソキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。
Synthesis Example 3: Synthesis of Compound No. (II)-5
The target product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 2, except that 10.5 g of 1-methyl-4-isoquinolineboronic acid ester (prepared from 1-methyl-4-bromoisoquinoline) was used.

合成例4:化合物番号(III)‐5の合成
合成例2に従い、1‐エチル‐4‐イソキノリンボロン酸エステル11.1g(1‐エチル‐4‐ブロモイソキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。
Synthesis Example 4: Synthesis of Compound No. (III)-5
The target product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 2, except that 11.1 g of 1-ethyl-4-isoquinolineboronic acid ester (prepared from 1-ethyl-4-bromoisoquinoline) was used.

合成例5:化合物番号(IV)‐5の合成
合成例2に従い、1‐ノルマルプロピル‐4‐イソキノリンボロン酸エステル11.6g(1‐ノルマルプロピル‐4‐ブロモイソキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。
Synthesis Example 5: Synthesis of Compound No. (IV)-5
The target product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 2, except that 11.6 g of 1-normal propyl-4-isoquinolineboronic acid ester (prepared from 1-normal propyl-4-bromoisoquinoline) was used.

合成例6:化合物番号(VI)の合成
窒素導入管、還流冷却管、温度計およびメカニカルスターラーのついた300mlの4つ口丸底フラスコに、炭酸ナトリウム4.7g(17.8mmol×2.5当量)と水55mlを加え撹拌する。続いてテトラヒドロフラン110ml、4-イソキノリンボロン酸エステル10.0g(17.8mmol×2.2当量)と2,9-ジクロロ‐4,7‐ジフェニルフェナントロリン7.1g(17.8mmol)を加え窒素置換を15分実施する。その後テトラキストリフェニルホスフィン0.1g(17.8mmol×0.5%)を加え湯浴で65~67℃で18時間撹拌する。反応が進むにつれ目的物の結晶が析出する。
所定の時間が経過した後室温まで冷却し、析出した結晶を吸引ろ過にて回収した。
得られた結晶は、オルソジクロロベンゼン200mlと活性白土1g加え再結晶を行った。この操作により目的の化合物番号(VI)の化合物を8.4g回収した。収率は80.4%であった。
このうち7.3gを昇華精製した。昇華条件は、高温側330℃、中温側310℃および低温側250℃で真空下3時間加熱した。室温まで冷却し目的物を6.2g回収した。この操作での回収率は、84.9%であった。得られた結晶は、素子化に使用した。
昇華精製後の化合物について、元素分析を行い化合物の同定を行った。その結果を表2に示す。高速液体クロマトグラフでの純度確認は、99.63%であった。
Synthesis Example 6: Synthesis of Compound No. (VI)
In a 300 ml four-necked round-bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, reflux condenser, thermometer, and mechanical stirrer, 4.7 g (17.8 mmol x 2.5 equivalents) of sodium carbonate and 55 ml of water were added and stirred. Next, 110 ml of tetrahydrofuran, 10.0 g (17.8 mmol x 2.2 equivalents) of 4-isoquinolineboronic acid ester, and 7.1 g (17.8 mmol) of 2,9-dichloro-4,7-diphenylphenanthroline were added and nitrogen substitution was carried out for 15 minutes. Then, 0.1 g (17.8 mmol x 0.5%) of tetrakistriphenylphosphine was added and the mixture was stirred in a water bath at 65-67°C for 18 hours. As the reaction progressed, the target product precipitated as crystals.
After a predetermined time had passed, the mixture was cooled to room temperature, and the precipitated crystals were collected by suction filtration.
The obtained crystals were recrystallized by adding 200 ml of orthodichlorobenzene and 1 g of activated clay. This procedure resulted in the recovery of 8.4 g of the target compound (VI). The yield was 80.4%.
Of this, 7.3 g was purified by sublimation. The sublimation conditions were heating at high temperature 330°C, medium temperature 310°C, and low temperature 250°C under vacuum for 3 hours. After cooling to room temperature, 6.2 g of the target product was recovered. The recovery rate from this operation was 84.9%. The obtained crystals were used for device fabrication.
The compound after sublimation purification was identified by elemental analysis, the results of which are shown in Table 2. The purity confirmed by high performance liquid chromatography was 99.63%.

合成例7:化合物番号(VII)‐2の合成
窒素導入管、還流冷却管、温度計およびメカニカルスターラーのついた300mlの4つ口丸底フラスコに、炭酸ナトリウム4.7g(17.8mmol×2.5当量)と水55mlを加え撹拌する。続いてテトラヒドロフラン110ml、8‐メチル‐6‐キノリンボロン酸エステル10.5g(8‐メチル‐6‐ブロモキノリンより調製したもの)(17.8mmol×2.2当量)と2,9-ジクロロ‐4,7‐ジフェニルフェナントロリン7.1g(17.8mmol)を加え窒素置換を15分実施する。その後テトラキストリフェニルホスフィン0.1g(17.8mmol×0.5%)を加え湯浴で65~67℃で18時間撹拌する。反応が進むにつれ目的物の結晶が析出する。
所定の時間が経過した後室温まで冷却し、析出した結晶を吸引ろ過にて回収した。
得られた結晶は、オルソジクロロベンゼン200mlと活性白土1g加え再結晶を行った。この操作により目的の化合物番号(VII)-2の化合物を8.3g回収した。収率は75.9%であった。
このうち7.5gを昇華精製した。昇華条件は、高温側330℃、中温側310℃および低温側250℃で真空下3時間加熱した。室温まで冷却し目的物を6.7g回収した。この操作での回収率は、89.3%であった。
Synthesis Example 7: Synthesis of Compound No. (VII)-2
A 300 ml four-neck round-bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, reflux condenser, thermometer, and mechanical stirrer was charged with 4.7 g (17.8 mmol x 2.5 equivalents) of sodium carbonate and 55 ml of water and stirred. Subsequently, 110 ml of tetrahydrofuran, 10.5 g (17.8 mmol x 2.2 equivalents) of 8-methyl-6-quinolineboronic acid ester (prepared from 8-methyl-6-bromoquinoline), and 7.1 g (17.8 mmol) of 2,9-dichloro-4,7-diphenylphenanthroline were added and the mixture was purged with nitrogen for 15 minutes. Then, 0.1 g (17.8 mmol x 0.5%) of tetrakistriphenylphosphine was added and the mixture was stirred in a water bath at 65-67°C for 18 hours. As the reaction progressed, the target product precipitated as crystals.
After a predetermined time had passed, the mixture was cooled to room temperature, and the precipitated crystals were collected by suction filtration.
The obtained crystals were recrystallized by adding 200 ml of orthodichlorobenzene and 1 g of activated clay. Through this operation, 8.3 g of the target compound (VII)-2 was recovered. The yield was 75.9%.
Of this, 7.5 g was purified by sublimation. The sublimation conditions were heating at high temperature 330°C, medium temperature 310°C, and low temperature 250°C under vacuum for 3 hours. After cooling to room temperature, 6.7 g of the target product was recovered. The recovery rate from this operation was 89.3%.

合成例8:化合物番号(VII)‐6の合成
合成例7に従い、2‐メチル‐6‐キノリンボロン酸エステル10.5g(2‐メチル‐6‐ブロモキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。
Synthesis Example 8: Synthesis of Compound No. (VII)-6
The target product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7, except that 10.5 g of 2-methyl-6-quinolineboronic acid ester (prepared from 2-methyl-6-bromoquinoline) was used.

合成例9:化合物番号(VIII)‐6の合成
合成例7に従い、2‐エチル‐6‐キノリンボロン酸エステル11.1g(2‐エチル‐6‐ブロモキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。
Synthesis Example 9: Synthesis of Compound No. (VIII)-6
The target product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7, except that 11.1 g of 2-ethyl-6-quinolineboronic acid ester (prepared from 2-ethyl-6-bromoquinoline) was used.

合成例10:化合物番号(IX)‐6の合成
合成例7に従い、2‐n-プロピル‐6‐キノリンボロン酸エステル11.6g(2‐n‐プロピル‐6‐ブロモキノリンより調製したもの)に変えた以外は同様の操作で目的物を得た。
Synthesis Example 10: Synthesis of Compound No. (IX)-6
The target product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7, except that 11.6 g of 2-n-propyl-6-quinolineboronic acid ester (prepared from 2-n-propyl-6-bromoquinoline) was used.

比較例:2,9‐ジ(キノリン‐3‐イル)‐4,7‐ジフェニル‐1,10‐フェナントロリンの合成
窒素導入管、還流冷却管、温度計およびメカニカルスターラーのついた300mlの4つ口丸底フラスコに、炭酸ナトリウム4.7g(17.8mmol×2.5当量)と水55mlを加え撹拌する。続いてテトラヒドロフラン110ml、3‐キノリンボロン酸エステル10.0g(17.8mmol×2.2当量)と2,9-ジクロロ‐4,7‐ジフェニルフェナントロリン7.1g(17.8mmol)を加え窒素置換を15分実施する。その後テトラキストリフェニルホスフィン0.1g(17.8mmol×0.5%)を加え湯浴で65~67℃で18時間撹拌する。反応が進むにつれ目的物の結晶が析出する。
所定の時間が経過した後室温まで冷却し、析出した結晶を吸引ろ過にて回収した。
得られた結晶は、オルソジクロロベンゼン200mlと活性白土1g加え再結晶を行った。この操作により目的の化合物を9.0g回収した。収率は86.2%であった。
このうち5.5gを昇華精製した。昇華条件は、高温側350℃、中温側330℃および低温側270℃で真空下2時間加熱した。室温まで冷却し目的物を4.24g回収した。この操作での回収率は、77.1%であった。
昇華精製後の化合物について、元素分析を行い化合物の同定を行った。その結果を表3に示す。高速液体クロマトグラフでの純度確認は、99.88%であった。
Comparative Example: Synthesis of 2,9-di(quinolin-3-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
A 300ml four-necked round-bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, reflux condenser, thermometer, and mechanical stirrer is charged with 4.7g (17.8mmol x 2.5 equivalents) of sodium carbonate and 55ml of water and stirred. Next, 110ml of tetrahydrofuran, 10.0g (17.8mmol x 2.2 equivalents) of 3-quinolineboronic acid ester, and 7.1g (17.8mmol) of 2,9-dichloro-4,7-diphenylphenanthroline are added and nitrogen substitution is carried out for 15 minutes. Then, 0.1g (17.8mmol x 0.5%) of tetrakistriphenylphosphine is added and the mixture is stirred in a water bath at 65-67°C for 18 hours. As the reaction progresses, the target product precipitates as crystals.
After a predetermined time had passed, the mixture was cooled to room temperature, and the precipitated crystals were collected by suction filtration.
The obtained crystals were recrystallized by adding 200 ml of orthodichlorobenzene and 1 g of activated clay. 9.0 g of the target compound was recovered by this operation. The yield was 86.2%.
Of this, 5.5 g was purified by sublimation. The sublimation conditions were heating at high temperature 350°C, medium temperature 330°C, and low temperature 270°C under vacuum for 2 hours. After cooling to room temperature, 4.24 g of the target product was recovered. The recovery rate from this operation was 77.1%.
The compound after sublimation purification was identified by elemental analysis, the results of which are shown in Table 3. The purity confirmed by high performance liquid chromatography was 99.88%.

実施例1
合成例1での化合物番号(I)の化合物(以下4iq‐Bphenと記す)と合成例6での化合物番号(VI)の化合物(以下6q‐Bphenと記す)および比較例の2,9‐ジ(キノリン‐3‐イル)‐4,7‐ジフェニル‐1,10‐フェナントロリン(以下3q‐Bphenと記す)と[0098]の[化54]記載のNBphenを用いた素子を作製した。
作製した素子の例を図1に、
4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび3q‐Bphenのそれぞれの素子上でのエネルギーダイアグラムを図2に、
4iq‐Bphen、6q‐Bphen、3q‐BphenにNBphenを加えたそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図3に、
電流密度‐電圧特性を図4に、
輝度‐電圧特性を図5に、
電力効率‐輝度特性を図6に、
外部量子効率‐輝度特性を図7に、
駆動寿命(半減寿命)測定を図8に示す。
また駆動寿命測定(初期輝度1000cd/m一定にて計算)の結果を表4(20wt%Liq添加あり)及び表5(Liq添加なし)に示す。ここで、図1に示すLiq(8-ヒドロキシキノリノラート-リチウム)は、有機EL素子の電子輸送層に用いる材料に添加することで長寿命化が可能であることから、有機EL素子の耐久性の向上に広く用いられている。表4、表5より、Liqを添加しない有機EL素子において4iq‐Bphen、6q‐Bphenの寿命が長かったため、図2~8はいずれもLiq添加なしの有機ELの測定結果を示す。
Example 1
A device was fabricated using the compound of Compound No. (I) in Synthesis Example 1 (hereinafter referred to as 4iq-Bphen), the compound of Compound No. (VI) in Synthesis Example 6 (hereinafter referred to as 6q-Bphen), and 2,9-di(quinolin-3-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (hereinafter referred to as 3q-Bphen) of a comparative example, and NBphen described in [Chemical Formula 54] of [0098].
An example of the fabricated device is shown in Figure 1.
The energy diagrams for 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen on the respective elements are shown in Figure 2.
EL spectra showing the light emitted from devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen with NBphen added are shown in FIG.
The current density-voltage characteristics are shown in Figure 4.
The brightness-voltage characteristics are shown in Figure 5.
The power efficiency-luminance characteristics are shown in Figure 6.
The external quantum efficiency vs. luminance characteristics are shown in Figure 7.
The operating life (half life) measurement is shown in FIG.
The results of the drive life measurement (calculated at a constant initial luminance of 1000 cd/m) are shown in Table 4 (with 20 wt% Liq addition) and Table 5 (without Liq addition). Liq (8-hydroxyquinolinolato-lithium), shown in Figure 1, can be added to materials used in the electron transport layer of organic EL elements to extend their lifespan, and is therefore widely used to improve the durability of organic EL elements. Tables 4 and 5 show that 4iq-Bphen and 6q-Bphen had long lifespans in organic EL elements without the addition of Liq, so Figures 2 to 8 all show the measurement results for organic EL elements without the addition of Liq.

各特性を評価した結果、比較化合物の3q‐BphenおよびNBphenは、図4および図5の結果より電荷の注入性は本発明の4iq‐Bphenや6q‐Bphenに比べて高い。しかし図6および図7より輝度が大きくなるにつれ電力効率および外部量子効率が著しく低下することがわかった。これは3q‐BphenおよびNBphenを使用した素子の中で電荷の滞留が生じ素子の中での電荷の再結合が低下するためだと考えられる。
一方本発明の4iq‐Bphenや6q‐Bphenは、輝度の大きさとは関係なく電力効率および外部量子効率の変化も小さい。これはこれらを使用して作製した素子の中で電荷の滞留が起こりにくく、電荷の注入、移動および再結合のバランスがほぼ安定した状況で行われた結果と考えられる。
さらに、有機EL素子において、Liq添加することで電子輸送層の再結晶化が抑制され、長寿命化が可能であると考えられているが、4iq‐Bphenや6q‐Bphenでは、予想に反しLiqを添加しない有機EL素子において10000時間を超える駆動寿命を示した。ここでの結果より、4iq‐Bphenや6q‐Bphenは、Liq等のリチウム錯体の添加がなくても再結晶化しにくく、実用に足る駆動寿命を達成することができ、有機EL素子の簡素化を実現できることが示された。
As a result of evaluating each characteristic, the comparative compounds 3q-Bphen and NBphen have higher charge injection properties than the 4iq-Bphen and 6q-Bphen of the present invention, as shown in Figures 4 and 5. However, Figures 6 and 7 show that as the brightness increases, the power efficiency and external quantum efficiency decrease significantly. This is thought to be because charge retention occurs in devices using 3q-Bphen and NBphen, reducing charge recombination within the device.
On the other hand, the 4iq-Bphen and 6q-Bphen of the present invention show small changes in power efficiency and external quantum efficiency, regardless of the brightness. This is thought to be because charge retention is unlikely to occur in devices fabricated using these compounds, and the balance between charge injection, movement, and recombination is nearly stable.
Furthermore, in organic EL devices, the addition of Liq is thought to suppress recrystallization of the electron transport layer and enable a longer lifetime, but contrary to expectations, 4iq-Bphen and 6q-Bphen showed an operating lifetime of over 10,000 hours in organic EL devices without the addition of Liq. These results demonstrate that 4iq-Bphen and 6q-Bphen are resistant to recrystallization even without the addition of lithium complexes such as Liq, and can achieve an operating lifetime sufficient for practical use, thereby enabling the simplification of organic EL devices.

実施例2
4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび比較例の3q‐Bphenを用いた素子を作製した。なお発光層には、[化67]で示される600nm付近の橙色発光を示すIr(pq)acacを使用した。
また正孔注入層には正孔注入性を向上させ、ITO界面の膜質改善の目的で[化11]および[化12]記載のPTPD-1:PPBIを、正孔輸送層には[化16]記載のα-NPDを成膜した。電子注入性向上のためにリチウム錯体(Liq)を使用し、陰極にはAlを使用した。
Example 2
Devices were fabricated using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen as a comparative example. The light-emitting layer used was Ir(pq) 2 acac, which emits orange light at around 600 nm and is shown in Chemical Formula 67.
In addition, for the hole injection layer, PTPD-1:PPBI described in [Chemical Formula 11] and [Chemical Formula 12] was used to form a film in order to improve the hole injection property and the film quality at the ITO interface, and α-NPD described in [Chemical Formula 16] was used to form a film in the hole transport layer. A lithium complex (Liq) was used to improve the electron injection property, and Al was used for the cathode.

作製した素子構造は以下の通りである。
ITO(100nm)(陽極)/PTPD-1:PPBI(20nm)(正孔注入層)/α-NPD(20nm)(正孔輸送層)/ α‐NPD:4iq‐Bphen若しくは6q‐Bphenまたは3q‐Bphen(1:1),3 wt.% Ir(pq)acac (40nm)(発光層) /NBPhen(50 nm)(電子輸送層)/NBPhen:20 wt.%Liq(20 nm)(電子輸送層)/Liq(1nm)(電子注入層)/Al(80nm)(陰極)
作製した素子の例を図9に、
4iq‐Bphen、6q‐Bphen、3q‐BphenにNBphenを加えたそれぞれを用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図10に、
電流密度‐電圧特性を図11に、
輝度‐電圧特性を図12に、
電力効率‐輝度特性を図13に、
外部量子効率‐輝度特性を図14に、
駆動寿命(半減寿命)測定を図15に示す。
表6にデバイス測定結果のまとめを示す。
The fabricated device structure is as follows.
ITO (100 nm) (anode) / PTPD-1: PPBI (20 nm) (hole injection layer) / α-NPD (20 nm) (hole transport layer) / α-NPD: 4iq-Bphen or 6q-Bphen or 3q-Bphen (1:1), 3 wt. % Ir(pq) 2 acac (40 nm) (emitting layer)/NBPhen (50 nm) (electron transport layer)/NBPhen: 20 wt. %Liq (20 nm) (electron transport layer)/Liq (1 nm) (electron injection layer)/Al (80 nm) (cathode)
An example of the fabricated element is shown in Figure 9.
EL spectra showing the light emitted from the devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen with NBphen added are shown in FIG.
The current density-voltage characteristics are shown in Figure 11.
The brightness-voltage characteristics are shown in Figure 12.
The power efficiency vs. brightness characteristics are shown in Figure 13.
The external quantum efficiency vs. luminance characteristics are shown in Figure 14.
The operating life (half life) measurement is shown in FIG.
Table 6 shows a summary of the device measurement results.

表中、Vonは、1cdm-時の電圧を示す。V1000は、1000cdm-時の電圧を示す。EQE1000は、1000cdm-時の外部量子効率を示す。PE1000は、1000cdm-時の電力効率を示す。LT50は、一定電流密度(25mAm-2)時の50%輝度減衰時間を示す。LT50(@1000cdm-)は、1000cdm-時の50%輝度減衰時間を示す。 In the table, V on indicates the voltage at 1 cdm- 2 . V 1000 indicates the voltage at 1000 cdm- 2 . EQE 1000 indicates the external quantum efficiency at 1000 cdm- 2 . PE 1000 indicates the power efficiency at 1000 cdm- 2 . LT 50 indicates the 50% luminance decay time at a constant current density (25 mAm -2 ). LT 50 (@1000 cdm- 2 ) indicates the 50% luminance decay time at 1000 cdm- 2 .

実施例3
4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび比較例の3q‐Bphenを用いた素子を作製した。なお発光層には、[化30]で示される670nm付近の深赤色発光を示す(DPQ)Ir(dpm)を使用した。
実施例2と同様に正孔注入層には正孔注入性を向上させ、ITO界面の膜質改善の目的で[化11]および[化12]記載のPTPD-1:PPBIを、正孔輸送層には[化16]記載のα-NPDを成膜した。電子注入性向上のためにリチウム錯体(Liq)を使用し、陰極にはAlを使用した。
Example 3
Devices were fabricated using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen for comparison. The light-emitting layer used was (DPQ) 2 Ir(dpm), which emits deep red light at around 670 nm and is shown in Chemical Formula 30.
As in Example 2, PTPD-1:PPBI described in [Chemical Formula 11] and [Chemical Formula 12] was formed in the hole injection layer to improve the hole injection property and the film quality at the ITO interface, and α-NPD described in [Chemical Formula 16] was formed in the hole transport layer. A lithium complex (Liq) was used to improve the electron injection property, and Al was used for the cathode.

作製した素子構造は以下の通りである。
ITO(130nm)(陽極)/PTPD-1:PPBI(20nm)(正孔注入層)/α-NPD(20nm)(正孔輸送層)/α-NPD:4iq‐Bphen若しくは6q‐Bphenまたは3q‐Bphen(1:1)、1wt.%(DPQ)Ir(dpm)(40nm)(発光層)/4iq‐Bphen若しくは6q‐Bphenまたは3q‐Bphen(50nm)(電子輸送層)/4iq‐Bphen若しくは6q‐Bphenまたは3q‐Bphen、20wt.% Liq(20nm)(電子注入性を向上させた電子輸送層)/Liq(1nm)(電子注入層)/Al(80nm)(陰極)
作製した素子の4iq‐Bphen、6q‐Bphenおよび3q‐Bphenのそれぞれの素子上でのエネルギーダイアグラムを図16に、
4iq‐Bphen、6q‐Bphen、および3q‐Bphenをそれぞれ用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図17に、
電流密度‐電圧特性を図18に、
輝度‐電圧特性を図19に、
外部量子効率‐輝度特性を図20に、
駆動寿命(半減寿命)測定を図21に示す。
表7にデバイス測定結果のまとめを示す。
The fabricated device structure is as follows.
ITO (130 nm) (anode) / PTPD-1:PPBI (20 nm) (hole injection layer) / α-NPD (20 nm) (hole transport layer) / α-NPD:4iq-Bphen or 6q-Bphen or 3q-Bphen (1:1), 1 wt. % (DPQ) 2Ir (dpm) (40 nm) (light-emitting layer) / 4iq-Bphen or 6q-Bphen or 3q-Bphen (50 nm) (electron transport layer) / 4iq-Bphen or 6q-Bphen or 3q-Bphen, 20 wt. % Liq (20 nm) (electron transport layer with improved electron injection) / Liq (1 nm) (electron injection layer) / Al (80 nm) (cathode)
The energy diagrams for the fabricated elements 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen are shown in FIG.
EL spectra showing the light emitted from the devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 3q-Bphen are shown in FIG.
The current density-voltage characteristics are shown in Figure 18.
The brightness-voltage characteristics are shown in FIG.
The external quantum efficiency vs. luminance characteristics are shown in Figure 20.
The operating life (half life) measurement is shown in FIG.
Table 7 shows a summary of the device measurement results.

表7の結果よりわかるように、実施例3作製の素子構成において本出願の4iq‐Bphenおよび6q‐Bphenを用いた素子の寿命が、3q‐Bphenを用いた素子に比べてそれぞれ67倍および87倍ということから、本出願の4iq‐Bphenおよび6q‐Bphenは深赤色材料を極めて効率よく発光させる材料であることがわかった。 As can be seen from the results in Table 7, the lifetimes of the devices using 4iq-Bphen and 6q-Bphen of the present application in the device configuration prepared in Example 3 were 67 and 87 times longer, respectively, than those of devices using 3q-Bphen, demonstrating that 4iq-Bphen and 6q-Bphen of the present application are materials that produce deep red light emission with extremely high efficiency.

実施例4
4iq‐Bphenと、6q‐Bphenとを用いた素子を作製した。
なおここでの比較化合物としては、3q‐Bphenの代わりに、山形大学と本出願人が共同で出願した特許第6580613号公報記載の[化68]で表される4DBT46TRZを使用した。また電子輸送層と電子注入層にはNBPhenを使用した。
Example 4
Devices using 4iq-Bphen and 6q-Bphen were fabricated.
In this case, instead of 3q-Bphen, the comparative compound used was 4DBT46TRZ, which is shown in [Chemical Formula 68] and is described in Japanese Patent No. 6580613, jointly filed by Yamagata University and the present applicant. NBPhen was used for the electron transport layer and electron injection layer.

作製した素子構造は以下の通りである。
ITO(130nm)(陽極)/PTPD-1:PPBI(20nm)(正孔注入層)/α-NPD(20nm)(正孔輸送層)/α-NPD:4iq‐Bphen若しくは6q‐Bphenまたは4DBT46TRZ(1:1)、1wt.%(DPQ)Ir(dpm)(40nm)(発光層)/NBPhen(50nm)(電子輸送層)/NBPhen、20wt.% Liq(20nm)(電子注入性を向上させた電子輸送層)/Liq(1nm)(電子注入層)/Al(80nm)(陰極)
作製した素子の4iq‐Bphen、6q‐Bphen、および4DBT46TRZをそれぞれ用いた素子からの発光を示すELスペクトルを図22に、
電流密度‐電圧特性を図23に、
輝度‐電圧特性を図24に、
外部量子効率‐輝度特性を図25に、
駆動寿命(半減寿命)測定を図26に示す。
表8にデバイス測定結果のまとめを示す。
The fabricated device structure is as follows.
ITO (130 nm) (anode) / PTPD-1:PPBI (20 nm) (hole injection layer) / α-NPD (20 nm) (hole transport layer) / α-NPD:4iq-Bphen or 6q-Bphen or 4DBT46TRZ (1:1), 1 wt. % (DPQ) 2Ir (dpm) (40 nm) (light emitting layer) / NBPhen (50 nm) (electron transport layer) / NBPhen, 20 wt. % Liq (20 nm) (electron transport layer with improved electron injection) / Liq (1 nm) (electron injection layer) / Al (80 nm) (cathode)
The EL spectra of the fabricated devices using 4iq-Bphen, 6q-Bphen, and 4DBT46TRZ are shown in FIG.
The current density-voltage characteristics are shown in Figure 23.
The brightness-voltage characteristics are shown in FIG.
The external quantum efficiency vs. luminance characteristics are shown in Figure 25.
The operating life (half life) measurement is shown in FIG.
Table 8 shows a summary of the device measurement results.

本実施例4で作製した素子の作製条件は、4DBT46TRZを効率良く発光層で機能させるのに適したものである。6q‐Bphenについては、素子条件が最適化されていないため4DBT46TRZに比べて寿命の低下が発生したものの4iq‐Bphenについては、素子構成を最適化することなく使用した場合でも、4DBT46TRZを用いた場合よりも1.6倍の長寿命化を達成することができた。 The fabrication conditions for the device produced in Example 4 were suitable for efficiently using 4DBT46TRZ in the light-emitting layer. For 6q-Bphen, the device conditions were not optimized, resulting in a shorter lifetime compared to 4DBT46TRZ. However, for 4iq-Bphen, even when used without optimizing the device configuration, a lifetime 1.6 times longer than when using 4DBT46TRZ was achieved.

1 基板
2 陽極(ITO)
3 発光層
4 陰極
5 正孔(ホール)輸送層
6 電子輸送層
7 正孔(ホール)注入層
8 電子注入層
9 正孔(ホール)ブロック層
1 Substrate 2 Anode (ITO)
3 Light-emitting layer 4 Cathode 5 Hole transport layer 6 Electron transport layer 7 Hole injection layer 8 Electron injection layer 9 Hole blocking layer

Claims (8)

下記一般式〔1〕
〔式中、Rは水素またはメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基およびイソプロピル基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示された1,10‐フェナントロリン化合物類を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
The following general formula [1]
[In the formula, R1 is hydrogen or a group independently selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group, and an isopropyl group.]
An organic electroluminescence device containing a 1,10-phenanthroline compound represented by the formula:
下記一般式〔2〕
〔式中、Rは水素またはメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基およびイソプロピル基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示された1,10‐フェナントロリン化合物類を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
The following general formula [2]
[In the formula, R2 is hydrogen or a group independently selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, a normal propyl group, and an isopropyl group.]
An organic electroluminescence device containing a 1,10-phenanthroline compound represented by the formula:
請求項1記載の1,10‐フェナントロリン化合物類を電子輸送層及び/又は発光層に用いた有機エレクトロルミネッセンス素子。 An organic electroluminescence device using the 1,10-phenanthroline compound according to claim 1 in an electron transport layer and/or an emitting layer. 請求項2記載の1,10‐フェナントロリン化合物類を電子輸送層及び/又は発光層に用いた有機エレクトロルミネッセンス素子。 An organic electroluminescence device using the 1,10-phenanthroline compound according to claim 2 in an electron transport layer and/or an emitting layer. 請求項3記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた有機エレクトロルミネッセンス照明。 Organic electroluminescent lighting using the organic electroluminescent element according to claim 3. 請求項4記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた有機エレクトロルミネッセンス照明。 Organic electroluminescent lighting using the organic electroluminescent element according to claim 4. 請求項3記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた深赤色有機エレクトロルミネッセンス照明。 Deep red organic electroluminescent lighting using the organic electroluminescent element according to claim 3. 請求項4記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた深赤色有機エレクトロルミネッセンス照明。 Deep red organic electroluminescent lighting using the organic electroluminescent element according to claim 4.
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