CN102471190A - 芘衍生物及使用了其的有机电致发光元件 - Google Patents

Abstract

下述式(1)所示的芘衍生物。式中，Ar₁、Ar₂及Ar₃分别独立地为取代或无取代的芳基。其中，不包含特定的情形。

Description

芘衍生物及使用了其的有机电致发光元件

技术领域

本发明涉及芘衍生物、及使用了其的有机电致发光元件。进一步详细而言，涉及能够制造高发光效率且长寿命的有机电致发光元件的芘衍生物。

背景技术

有机电致发光(EL)元件利用了如下原理的自发光元件，所述原理是通过施加电场，由阳极注入的空穴和由阴极注入的电子的再结合能使荧光性物质发光的原理。这样的有机EL元件具备由阳极和阴极构成的一对电极、以及位于该电极间的有机发光介质。

有机发光介质由具有各功能的层的层叠体构成，例如为阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层及电子注入层以这样的顺序层叠而成的层叠体。

作为发光层的发光材料，正在开发以各种颜色(例如红、绿及蓝)进行发光的材料。例如，关于使用芘化合物作为发光材料，公开于专利文献1～专利文献3中。

然而，专利文献1～专利文献3公开的芘衍生物在发光效率及寿命方面存在不充分的问题。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2003-234190号公报

专利文献2：日本特开2005-126431号公报

专利文献3：日本特开2009-4351号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供能够制造高发光效率且长寿命的有机电致发光元件的芘衍生物。

根据本发明可提供以下的芘衍生物等。

1.下述式(1)所示的芘衍生物。

【化1】

(式中，Ar₁、Ar₂及Ar₃分别独立地为取代或无取代的芳基。

X₁及X₃～X₈分别独立地为氢原子、取代或无取代的芳基、取代或无取代的烷基、或者取代或无取代的环烷基。

其中，不包含X₆为取代或无取代的芳基且X₁、X₃～X₅、X₇及X₈全部为氢原子的情形。

另外，不包含Ar₁、Ar₂及Ar₃的取代或无取代的芳基相同的情形。)

2.如1所述的芘衍生物，其中，Ar₁和Ar₂相同，Ar₃不同于Ar₁和Ar₂。

3.如1所述的芘衍生物，其中，Ar₁、Ar₂及Ar₃彼此不同。

4.如1所述的芘衍生物，其中，X₆为氢原子。

5.如4所述的芘衍生物，其中，Ar₁和Ar₂相同。

6.如1～5中任一项所述的芘衍生物，其中，Ar₁和Ar₂分别独立地为下述式(2)所示的取代基。

【化2】

(式中，S₁～S₈分别独立地为氢原子、取代或无取代的芳基、取代或无取代的烷基、取代或无取代的环烷基、或者取代或无取代的烯基，或者相邻的S₁～S₈彼此键合形成饱和或不饱和的环状结构。该环状结构还可以具有取代基。

T₁及T₂分别独立地为氢原子、取代或无取代的芳基、取代或无取代的烷基、取代或无取代的环烷基、或者取代或无取代的甲硅烷基。

式(2)所示的取代基，以S₁～S₈中的任一个为单键而与芘衍生物的芘骨架连结，或者在相邻的S₁～S₈彼此键合形成的饱和或不饱和的环状结构的键合位置中的任一个通过单键与芘衍生物的芘骨架连结。)

7.如6所述的芘衍生物，其中，S₂以单键与式(1)所示的芘衍生物的芘骨架连结。

8.如1～5中任一项所述的芘衍生物，其中，Ar₁及Ar₂分别独立地为萘基、具有萘基的芳基、具有取代或无取代的甲硅烷基的芳基、或者具有氰基的芳基。

9.一种有机电致发光元件，其为在一对电极间夹持含有发光层的1层以上的有机化合物层的有机电致发光元件，

上述发光层含有1～8中任一项所述的芘衍生物，发光层中芘衍生物的含量为0.1～50质量％。

10.如9所述的有机电致发光元件，其中，发光层中上述芘衍生物的含量为0.1～20质量％。

根据本发明，可以提供能够制造具有高发光效率且长寿命的有机电致发光元件的芘衍生物。

另外，根据本发明，可提供具有高发光效率且长寿命的有机EL元件。

具体实施方式

本发明的芘衍生物为下述式(1)所示。

【化3】

(式中，Ar₁、Ar₂及Ar₃分别独立地为取代或无取代的芳基。

X₁及X₃～X₈分别独立地为氢原子、取代或无取代的芳基、取代或无取代的烷基、或者取代或无取代的环烷基。

其中，不包含X₆为取代或无取代的芳基且X₁、X₃～X₅、X₇及X₈全部为氢原子的情形。

另外，不包含Ar₁、Ar₂及Ar₃的取代或无取代的芳基相同的情形。)

使用本发明的芘衍生物例如作为有机EL元件的发光层的掺杂剂时，与以往的掺杂剂比较，可以得到高发光效率。

本发明的芘衍生物优选Ar₁和Ar₂相同，Ar₃不同于Ar₁和Ar₂，或者Ar₁、Ar₂及Ar₃彼此不同。在此，彼此不同的情况包括含有取代基的Ar₁～Ar₃各自全部彼此不同的情况。

另外，关于本发明的芘衍生物，X₆是氢原子，更优选X₆是氢原子且Ar₁和Ar₂相同。

本发明的芘衍生物的Ar₁及Ar₂，优选分别独立地为下述式(2)所示的取代基。

【化4】

(式中，S₁～S₈分别独立地为氢原子、取代或无取代的芳基、取代或无取代的烷基、取代或无取代的环烷基、或者取代或无取代的烯基、或者相邻的S₁～S₈彼此键合形成饱和或不饱和的环状结构。该环状结构还具有取代基。S₁～S₈优选分别独立地为氢原子、取代或无取代的芳基、或取代或无取代的烷基，或者相邻的S₁～S₈彼此键合形成饱和或不饱和的环状结构，更优选为氢原子，或者相邻的S₁～S₈彼此键合形成饱和或不饱和的环状结构。

T₁及T₂分别独立地为氢原子、取代或无取代的芳基、取代或无取代的烷基、取代或无取代的环烷基、或者取代或无取代的甲硅烷基。T₁及T₂优选分别独立地为取代或无取代的烷基。

式(2)所示的取代基，以S₁～S₈中的任一个为单键而与芘衍生物的芘骨架连结，或者在相邻的S₁～S₈彼此键合形成的饱和或不饱和的环状结构的键合位置中的任一个通过单键与芘衍生物的芘骨架连结。)

作为上述“相邻的S₁～S₈彼此键合形成饱和或不饱和的环状结构”的情况的结构，例如可举出以下的结构。

【化5】

式(2)所示的取代基优选S₂以单键与式(1)所示的芘衍生物的芘骨架连结。

另外，本发明的芘衍生物的Ar₁及Ar₂优选分别独立地为β-萘基(2-萘基)、具有萘基的芳基、具有取代或无取代的甲硅烷基的芳基、或具有氰基的芳基。

以下对本发明的芘衍生物的各取代基进行说明。

Ar₁、Ar₂、Ar₃及X₁、X₃～X₈的芳基，优选为成环碳数6～50的芳基，更优选为成环碳数6～20的芳基，可举出例如苯基、萘基、菲基、苯并菲(benzophenanthryl)基、蒽基、苯并蒽基、芘基、基、芴基、苯并芴基、二苯并芴基、9，9-二甲基芴基、9，9-二乙基芴基、9，9-二丙基芴基、9，9-二异丙基芴基、9，9-二丁基芴基、9，9-二苯基芴基、联苯基、苯并菲(triphenylenyl)基等，优选为苯基、萘基、菲基、联苯基、芴基及9，9-二甲基芴基、9，9-二乙基芴基、9，9-二丙基芴基、9，9-二异丙基芴基、9，9-二丁基芴基、9，9-二苯基芴基。

X₁、X₃～X₈的烷基，可举出例如甲基、乙基、丙基、异丙基、n-丁基、s-丁基、异丁基、t-丁基、n-戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基等，优选为甲基、乙基、丙基、异丙基、n-丁基、s-丁基、异丁基、t-丁基，特别优选为甲基、乙基、丙基、异丙基、t-丁基。上述烷基优选碳数1～20的烷基，更优选碳数1～10的烷基，特别优选碳数1～6的烷基。

X₁、X₃～X₈的环烷基，可举出例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、4-甲基环己基、1-金刚烷基、2-金刚烷基、1-降冰片基、2-降冰片基等，优选为环戊基、环己基。上述环烷基优选碳数3～15的环烷基，更优选碳数3～10的环烷基，特别优选碳数3～6的环烷基。

本发明的芘衍生物，由于在作为母体骨架的芘的电子密度高的部位具有取代或无取代的芳基，所以寿命长，且通过该芳基可抑制分子间的缔合，所以认为提高了发光效率。

需要说明的是，本发明中“芳基”是指“通过由芳香族化合物除去氢原子而得到的基团”，不仅包含1价芳基，也包含2价“亚芳基”等。

另外，本发明的化合物的氢原子包含氕、氘。

在Ar₁、Ar₂、Ar₃及X₁、X₃～X₈的各取代基进一步具有取代基时，作为该取代基，可举出例如取代或无取代的烷基、取代或无取代的环烷基、取代或无取代的芳基、取代或无取代的烯基、取代或无取代的甲硅烷基、氰基、卤素原子等，优选为取代或无取代的芳基、取代或无取代的甲硅烷基、或氰基。

需要说明的是，“各取代基进一步具有取代基”是指例如“取代或无取代的芳基”为取代芳基时芳基所具有的取代基。具体而言，相当于式(2)所示的取代基的S₁～S₈、T₁及T₂。

上述取代或无取代的烷基、取代或无取代的环烷基及取代或无取代的芳基的具体例，如上述所示。

作为上述烯基，可举出乙烯基、烯丙基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1，3-丁二烯基、1-甲基乙烯基、苯乙烯基、2，2-二苯基乙烯基、1，2-二苯基乙烯基、1-甲基烯丙基、1，1-二甲基烯丙基、2-甲基烯丙基、1-苯基烯丙基、2-苯基烯丙基、3-苯基烯丙基、3，3-二苯基烯丙基、1，2-二甲基烯丙基、1-苯基-1-丁烯基、3-苯基-1-丁烯基等，优选苯乙烯基、2，2-二苯基乙烯基、1，2-二苯基乙烯基等。上述烯基优选碳数2～30的烯基，更优选碳数2～20的烯基，特别优选碳数2～10的烯基。

作为上述取代甲硅烷基，可举出三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、t-丁基二甲基甲硅烷基、乙烯基二甲基甲硅烷基、异丙基二甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基等，优选为三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、t-丁基二甲基甲硅烷基。

作为上述卤素原子，可举出氟、氯、溴、碘等，优选为氟原子。

作为Ar₁、Ar₂、Ar₃及X₁、X₃～X₈的各取代基进一步具有取代基时的具体例，可举出甲基取代的苯基、三甲基甲硅烷基取代的苯基、氰基取代的苯基、氟原子取代的苯基、萘基取代的苯基、环己基取代的苯基、三甲基甲硅烷基取代的芴基、苯基取代的二苯并9，9-二甲基芴基等。

以下示出本发明的芘衍生物的具体例。

【化6】

【化7】

【化8】

【化9】

【化10】

【化11】

本发明的芘衍生物，可以利用以由公知的方法合成的卤素化芘化合物与芳基硼酸化合物、或卤素化芳基化合物与芘基硼酸化合物作为初始原料并通过铃木偶联反应等的方法而得到其前体。另外，对于得到的前体，可通过适当组合进行卤素化反应·硼酸化反应·铃木偶联反应而得到本发明的芘衍生物。

上述铃木偶联反应至今已有多个报告(Chem.Rev.，Vol.95，No.7，2457(1995))，并可以在这些记载的反应条件下进行实施。

上述卤素化反应中的卤素化剂没有特别限定，但例如可特别优选使用N-卤素化琥珀酰亚胺。卤素化剂的使用量相对于基质通常为0.8～10摩尔当量，优选1～5摩尔当量。

另外，硼酸化反应可以通过已知的方法(日本化学会编、《实验化学讲座》第4版24卷61～90页、J.Org.Chem.，Vol.60，7508(1995)等)进行实施。

本发明的芘衍生物，优选用作有机EL元件用材料，进一步优选用作有机EL元件用发光材料，尤其优选用作掺杂材料。

本发明的有机EL元件为在一对电极间夹持有含有发光层的1层或多层形成的有机化合物层的有机EL元件，发光层含有本发明的芘衍生物。

在本发明的有机EL元件中，优选发光层含有本发明的芘衍生物0.1～50质量％，进一步优选含有0.1～20质量％，特别优选含有1～18质量％，特别优选含有1～10质量％，最优选含有2.5～15质量％。

使用含有本发明的芘衍生物的有机EL元件用材料的有机EL元件，可以进行蓝色发光。

在使用本发明的芘衍生物作为有机EL元件的发光材料时，发光层优选含有式(1)所示的芘衍生物的至少1种、和从下述式(3)所示的蒽衍生物或(4)所示的芘衍生物中选择的至少1种。优选下述式(3)或(4)为主体材料。

式(3)所示的蒽衍生物为下述化合物。

【化12】

(式(3)中，Ar¹¹及Ar¹²分别独立地为取代或者无取代的成环原子数5～50的单环基、取代或者无取代的成环原子数8～50的稠环基、或由单环基与稠环基的组合构成的基团，R¹⁰¹～R¹⁰⁸分别独立地为从氢原子、取代或者无取代的成环原子数5～50的单环基、取代或者无取代的成环原子数8～50的稠环基、由单环基与稠环基的组合构成的基团、取代或者无取代的碳数1～50的烷基、取代或者无取代的成环碳数3～50的环烷基、取代或者无取代的碳数1～50的烷氧基、取代或者无取代的碳数7～50的芳烷基、取代或者无取代的成环碳数6～50的芳氧基、取代或者无取代的甲硅烷基、卤素原子、氰基中选择的基团。)

式(3)中的单环基为仅由不具有缩合结构的环结构构成的基团。

作为成环原子数5～50的单环基(优选成环原子数5～30、更优选成环原子数5～20)，具体而言，优选苯基、联苯基、三联苯基、联四苯基等芳香族基，吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、三嗪基、呋喃基、噻吩基等杂环基。

其中，优选苯基、联苯基、三联苯基。

式(3)中的稠环基为2环以上的环结构经缩环后的基团。

作为上述成环原子数8～50的稠环基(优选成环原子数8～30，更优选成环原子数8～20)，具体而言，优选萘基、菲基、蒽基、

基、苯并蒽基、苯并菲(benzophenanthryl)基、苯并菲(triphenylenyl)基、苯并

基、茚基、芴基、9，9-二甲基芴基、苯并芴基、二苯并芴基、荧蒽基、苯并荧蒽基等稠合芳香族环基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基、喹啉基、菲绕啉基等稠合杂环基。

其中，优选萘基、菲基、蒽基、9，9-二甲基芴基、荧蒽基、苯并蒽基、二苯并噻吩基、二苯并呋喃基、咔唑基。

式(3)中的烷基、取代甲硅烷基、环烷基、卤素原子的具体例，与上述式(1)中的X₁、X₃～X₈所示的各基团、及“进一步具有取代基时的取代基”中的取代基的具体例相同。

烷氧基表示为-OY，作为Y的例子，可举出上述烷基的例子。烷氧基为例如甲氧基、乙氧基。

芳氧基表示为-OZ，作为Z的例子，可举出上述的芳基、或后述的单环基及稠环基的例子。芳氧基为例如苯氧基。

芳烷基表示为-Y-Z，作为Y的例子，可举出与上述的烷基的例子对应的亚烷基的例子，作为Z的例子，可举出上述的芳基的例子。芳烷基优选碳数7～50的芳烷基(芳基部分为碳数6～49(优选6～30，更优选6～20，特别优选6～12)、烷基部分为碳数1～44(优选1～30，更优选1～20，进一步优选1～10，特别优选1～6))，例如为苄基、苯基乙基、2-苯基丙烷-2-基。

作为Ar¹¹、Ar¹²、R¹⁰¹～R¹⁰⁸的“取代或者无取代”的优选取代基，优选单环基、稠环基、烷基、环烷基、取代或无取代的甲硅烷基、烷氧基、氰基、卤素原子(尤其是氟)，特别优选单环基、稠环基，优选的具体取代基与上述式(3)的各基团及上述式(1)中的各基团相同。

式(3)所示的蒽衍生物优选为下述蒽衍生物(A)、(B)、及(C)中的任一种，可根据应用的有机EL元件的构成、所要求的特性进行选择。

(蒽衍生物(A))

对于该蒽衍生物而言，式(3)中的Ar¹¹及Ar¹²分别独立地为取代或者无取代的成环原子数8～50的稠环基。作为该蒽衍生物，可区分为Ar¹¹及Ar¹²为相同的取代或者无取代的稠环基的情况、以及为不同的取代或者无取代的稠环基的情况。

特别优选式(3)中的Ar¹¹及Ar¹²为不同(包含取代位置的不同)的取代或者无取代的稠环基的蒽衍生物，稠合环的优选具体例如上所述。其中，优选萘基、菲基、苯并蒽基、9，9-二甲基芴基、二苯并呋喃基。

(蒽衍生物(B))

对于该蒽衍生物而言，式(3)中的Ar¹¹及Ar¹²的一者为取代或者无取代的成环原子数5～50的单环基，另一者为取代或者无取代的成环原子数8～50的稠环基。

作为优选的形态，Ar¹²为萘基、菲基、苯并蒽基、9，9-二甲基芴基、二苯并呋喃基，Ar¹¹为单环基或稠环基被取代后的苯基。

优选的单环基、稠环基的具体基团如上所述。

作为其他优选的形态，Ar¹²为稠环基，且Ar¹¹为无取代的苯基。此时，作为稠环基，特别优选菲基、9，9-二甲基芴基、二苯并呋喃基、苯并蒽基。

(蒽衍生物(C))

对于该蒽衍生物而言，式(3)中的Ar¹¹及Ar¹²分别独立地为取代或者无取代的成环原子数5～50的单环基。

作为优选的形态，Ar¹¹、Ar¹²均为取代或者无取代的苯基。

作为进一步优选的形态，有如下的情形：Ar¹¹为无取代的苯基且Ar¹²为具有单环基、稠环基作为取代基的苯基的情形，和Ar¹¹、Ar¹²分别独立地为具有单环基、稠环基作为取代基的苯基的情形。

作为上述取代基的优选单环基、稠环基的具体例，如上所述。关于作为取代基的单环基，进一步优选为苯基、联苯基，关于稠环基，进一步优选为萘基、菲基、9，9-二甲基芴基、二苯并呋喃基、苯并蒽基。

式(4)所示的芘衍生物为下述的化合物。

【化13】

式(4)中，Ar¹¹¹及Ar²²²分别独立地为取代或无取代的成环碳数6～30的芳基。

L¹及L²分别独立地表示取代或无取代的成环碳数6～30的2价芳基或杂环基。

M为0～1的整数，n为1～4的整数，s为0～1的整数，t为0～3的整数。

另外，L¹或Ar¹¹¹与芘的1～5位中的任一位置键合，L²或Ar²²²与芘的6～10位中的任一位置键合。

通式(4)中的L¹及L²优选为取代或无取代的亚苯基、取代或无取代的亚联苯基、取代或无取代的亚萘基、取代或无取代的亚联三苯基、及取代或无取代的亚芴基、及由这些取代基的组合形成的2价芳基。

另外，作为该取代基，与上述(1)中的“进一步具有取代基时的取代基”中的取代基相同。L¹及L²的取代基优选为碳数1～20的烷基。

通式(4)中的m优选0～1的整数。通式(4)中的n优选1～2的整数。通式(4)中的s优选0～1的整数。

通式(4)中的t优选0～2的整数。

Ar¹¹¹及Ar²²²的芳基与上述(1)中的各基团相同。

优选取代或无取代的成环碳数6～20的芳基，更优选取代或无取代的成环碳数6～16的芳基，作为芳基的优选具体例，为苯基、萘基、菲基、芴基、联苯基、蒽基、芘基。

在本发明的有机EL元件中，发光层等各有机层的形成，可应用真空蒸镀、分子射线蒸镀法(MBE法)、溅射、等离子体、离子镀等干式成膜法或溶解在溶剂中而成的溶液的旋涂、浸涂、浇铸、棒涂、辊涂、流延涂布、喷墨等涂布法。

特别是使用本发明的芘衍生物制造有机EL元件时，有机化合物层及发光层不仅以蒸镀进行成膜，还可以以湿式进行成膜。

有机化合物层的各层的膜厚没有特别限定，但需要设定为适当的膜厚。通常膜厚过薄时，产生针孔等，有可能即便施加电场也无法得到充分的发光亮度，相反过厚时，为了得到一定的光输出功率，需要高的施加电压，所以效率变差，因此通常膜厚适合为5nm～10μm的范围，进一步优选10nm～0.2μm的范围。

本发明的芘衍生物、与上述的蒽衍生物(3)或芘衍生物(4)，除了可以用于发光层以外，还可以用于空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、电子传输层。

本发明中，作为有机化合物层(有机薄膜层)为多层型的有机EL元件，可举出以(阳极/空穴注入层/发光层/阴极)、(阳极/发光层/电子注入层/阴极)、(阳极/空穴注入层/发光层/电子注入层/阴极)、(阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子注入层/阴极)等构成层叠而成的元件。

有机EL元件通过使上述有机薄膜层为多层结构，可以防止由淬火导致的亮度、寿命的降低。根据需要，可以组合使用发光材料、掺杂材料、空穴注入材料、电子注入材料。另外，会有因掺杂材料而发光亮度、发光效率提高的情况。另外，空穴注入层、发光层、电子注入层还可以分别由二层以上的层构成而形成。此时，在为空穴注入层时，将由电极注入空穴的层称为空穴注入层，将由空穴注入层接受空穴并将空穴传输到发光层的层称为空穴传输层。同样地，在为电子注入层时，将由电极注入电子的层称为电子注入层，由电子注入层接受电子并将电子传输到发光层的层称为电子传输层。这些各层可根据材料的能级、耐热性、与有机层或金属电极的密合性等各要素来选择使用。

作为可以与本发明的芘衍生物一起用于发光层的上述式(3)或(4)以外的材料，可举出例如萘、菲、红荧烯、蒽、丁省、芘、苝、

十环烯、晕苯、四苯基环戊二烯、五苯基环戊二烯、芴、螺环芴等稠合多环芳香族化合物及它们的衍生物、三(8-羟基喹啉)铝等有机金属络合物、三芳基胺衍生物、苯乙烯基胺衍生物、芪衍生物、香豆素衍生物、吡喃衍生物、噁嗪酮(oxazone)衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并咪唑衍生物、吡嗪衍生物、桂皮酸酯衍生物、二酮吡咯并吡咯衍生物、吖啶酮衍生物、喹吖啶酮衍生物等，但不限定于这些。

作为空穴注入材料，优选具有传输空穴的能力、具有来自阳极的空穴注入效果、对发光层或发光材料具有优异的空穴注入效果且薄膜形成能力优异的化合物。具体而言，可举出酞菁衍生物、萘菁衍生物、卟啉衍生物、联苯胺型三苯基胺、二胺型三苯基胺、六氰基六氮杂苯并菲(triphenylene)等、以及它们的衍生物、及聚乙烯基咔唑、聚硅烷、导电性高分子等高分子材料，但不限定于这些。

在本发明的有机EL元件中能够使用的空穴注入材料中，进一步有效的空穴注入材料为酞菁衍生物。

作为酞菁(Pc)衍生物，有例如H2Pc、CuPc、CoPc、NiPc、ZnPc、PdPc、FePc、MnPc、ClAlPc、ClGaPc、ClInPc、ClSnPc、Cl2SiPc、(HO)AlPc、(HO)GaPc、VOPc、TiOPc、MoOPc、GaPc-O-GaPc等酞菁衍生物及萘菁衍生物，但不限定于这些。

另外，还可以通过向空穴注入材料中添加TCNQ衍生物等电子接受物质，使载流子敏化。

在本发明的有机EL元件中能够使用的优选空穴传输材料，为芳香族叔胺衍生物。

作为芳香族叔胺衍生物，有例如N，N’-二苯基-N，N’-二萘基-1，1’-联苯基-4，4’-二胺、N，N，N’，N’-四联苯基-1，1’-联苯基-4，4’-二胺等、或它们的具有芳香族叔胺骨架的低聚物或者聚合物，但不限定于这些。

作为电子注入材料，优选具有传输电子的能力、具有来自阴极的电子注入效果、对发光层或发光材料具有优异的电子注入效果且薄膜形成能力优异的化合物。

在本发明的有机EL元件中，进一步有效的电子注入材料为金属络合物化合物及含氮杂环衍生物。

作为上述金属络合物化合物，可举出例如8-羟基喹啉锂、双(8-羟基喹啉)锌、三(8-羟基喹啉)铝、三(8-羟基喹啉)镓、双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍、双(10-羟基苯并[h]喹啉)锌等，但不限定于这些。

作为上述含氮杂环衍生物，优选例如噁唑、噻唑、噁二唑、噻二唑、三唑、吡啶、嘧啶、三嗪、菲绕啉、苯并咪唑、咪唑并吡啶等，其中，优选苯并咪唑衍生物、菲绕啉衍生物、咪唑并吡啶衍生物。

作为优选的形态，在这些电子注入材料中还含有掺杂剂，并且容易接受来自阴极的电子，因此更优选在第2有机层的阴极界面附近掺杂以碱金属为代表的掺杂剂。

作为掺杂剂，可举出给予性金属、给予性金属化合物及给予性金属络合物，这些还原性掺杂剂可以单独使用1种，也可以组合2种以上使用。

在本发明的有机EL元件中，发光层中，除了可以含有从式(1)所示的芘衍生物选择的至少一种以外，还可以在同一层中含有发光材料、掺杂材料、空穴注入材料、空穴传输材料及电子注入材料的至少一种。另外，为了提高利用本发明得到的有机EL元件的对温度、湿度、环境气氛等的稳定性，还可以在元件的表面设置保护层，或者利用硅油、树脂等保护元件整体。

作为本发明的有机EL元件的阳极中使用的导电性材料，具有大于4eV的功函数的物质是合适的，可以使用碳、铝、钒、铁、钴、镍、钨、银、金、铂、钯等及它们的合金、ITO基板、NESA基板中使用的氧化锡、氧化铟等氧化金属，进而可以使用聚噻吩、聚吡咯等有机导电性树脂。作为阴极中使用的导电性物质，具有小于4eV的功函数的物质是合适的，并可以使用镁、钙、锡、铅、钛、钇、锂、钌、锰、铝、氟化锂等及它们的合金，但不限定于这些。作为合金，可举出镁/银、镁/铟、锂/铝等作为代表例，但不限定于这些。合金的比率可根据蒸镀源的温度、环境气氛、真空度等进行控制，并选择为适当的比率。关于阳极及阴极，如果需要，则可以通过二层以上的层构成来形成。

在本发明的有机EL元件中，为了使其有效地发光，优选至少一者的面在元件的发光波长区域中为充分透明的。另外，基板也优选为透明的。透明电极使用上述的导电性材料，以蒸镀或溅射等方法进行设定以便确保规定的透光性。发光面的电极优选使光透过率为10％以上。基板只要是具有机械、热强度、且具有透明性的基板即可，没有特别限定，但有玻璃基板及透明性树脂膜。

本发明的有机EL元件的各层的形成，可以应用真空蒸镀、溅射、等离子体、离子镀等干式成膜法或旋涂、浸涂、流延涂布等湿式成膜法中的任一种方法。膜厚没有特别限定，但需要设定为适当的膜厚。在膜厚过厚时，为了得到一定的光输出功率而需要大的施加电压，所以效率变差。在膜厚过薄时，产生针孔等，即便施加电场也不能得到充分的发光亮度。通常的膜厚适合为5nm～10μm的范围，进一步优选10nm～0.2μm的范围。

在湿式成膜法时，使形成各层的材料溶解或分散于乙醇、氯仿、四氢呋喃、二噁烷等适当的溶剂中，形成薄膜，但其溶剂可以是任意的。

作为适于这样的湿式成膜法的溶液，可以使用含有本发明的芘衍生物和溶剂作为有机EL材料的含有有机EL材料的溶液。

上述有机EL材料含有主体材料和掺杂剂材料，上述掺杂剂材料为本发明的芘衍生物，上述主体材料优选为从式(3)所示的化合物中选择的至少1种。

在任意的有机薄膜层中，为了提高成膜性、防止膜的针孔等，也可以使用适当的树脂、添加剂。

本发明的有机EL元件，可用于壁挂电视的平板显示器等平面发光体、复印机、打印机、液晶显示器的背照光或计量仪器类等光源、显示板、标识灯等。另外，本发明的化合物不仅在有机EL元件中使用，也可以在电子照片感光体、光电转换元件、太阳能电池、图像传感器等领域中使用。

【实施例】

实施例1

按照下述路线图合成了化合物D-1。

[化14]

[中间体a的合成(合成路径A)]

在氩气气流下，向1000mL的茄形烧瓶中加入1，6-二溴芘15.0g(41.6mmol)、9，9-二甲基芴-2-基硼酸25.8g(108mmol)、四(三苯基膦)钯(0)〔Pd(PPh3)4〕1.9g(1.67mmol)、碳酸钠27.8g(262mmol)(自来水130mL)、及甲苯、四氢呋喃，在90℃使其反应7小时。冷却后，过滤反应溶液，对得到的固体用甲醇、自来水进行清洗，进而用硅胶色谱(热甲苯)进行精制，浓缩。对得到的粗产物用甲苯重结晶，进行减压干燥，得到了24.0g的白色固体。

对于得到的白色固体进行FD-MS(场解吸附质谱)分析，结果鉴定为中间体a。

[中间体b的合成(合成路径B)]

在氩气气流下，向2000mL的茄形烧瓶中加入中间体a5.2g(8.8mmol)、N-溴琥珀酰亚胺1.4g(7.9mmol)、碘(少量)、及二氯甲烷，在回流下使其反应2天。冷却后，向反应溶液中加入自来水，进行分液、萃取。用自来水、硫代硫酸钠水溶液、饱和食盐水清洗有机层，用硫酸钠进行干燥，浓缩。对浓缩得到的结晶用甲醇清洗，进行减压干燥，结果得到了5.1g的白色固体。

对得到的白色固体进行FD-MS分析，结果鉴定为中间体b。

[中间体c的合成(合成路径C)]

在氩气气流下，向1000mL的茄形烧瓶中，加入中间体b5.1g(7.6mmol)、双戊酰二硼(bis(pinacolato)diboron)2.9g(11.4mmol)、[1，1-双(二苯基膦)二茂铁]钯(II)二氯化物190mg(0.23mmol)、乙酸钾1.5g(15.3mmol)、及二甲基甲酰胺，在80℃使其反应7小时。冷却后，向反应溶液中加入自来水，进行过滤而得到固体，对得到的固体用甲醇清洗。对该固体用硅胶色谱(己烷/二氯甲烷(75/25))进行精制，减压干燥，结果得到1.9g的白色固体。

对于得到的白色固体进行FD-MS分析，结果鉴定为中间体c。

[化合物D-1的合成]

使用2-溴萘代替1，6-二溴芘，使用中间体c代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此之外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-1。

化合物D-1的鉴定通过FD-MS分析来进行。关于化合物D-1，FDMS、甲苯溶液中的紫外线吸收最大波长λmax、及荧光发光最大波长示于以下。FDMS，calcd for C56H40＝712，found m/z＝712(M+)UV(PhMe)；λmax，383nm、FL(PhMe，λex＝350nm)；λmax，436nm

实施例2

按照下述路线图合成了化合物D-2。

[化15]

[化合物D-2的合成]

使用1-溴-4-(三甲基甲硅烷基)苯代替1，6-二溴芘，使用中间体c代替9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-2。

化合物D-2的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例3

按照下述路线图合成了化合物D-3。

[化16]

[化合物D-3的合成]

使用3-溴联苯代替1，6-二溴芘，使用中间体c代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-3。

化合物D-3的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例4

按照下述路线图合成了化合物D-4。

[化17]

[中间体d的合成]

使用4-氰基苯基硼酸代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了中间体d。

中间体d的鉴定通过FD-MS分析来进行。

[中间体e的合成]

使用中间体d代替中间体a，除此以外，与中间体b的合成同样进行反应，合成了中间体e。

中间体e的鉴定通过FD-MS分析来进行。

[中间体f的合成]

使用中间体e代替中间体b，除此以外，与中间体c的合成同样进行反应，合成了中间体f。

中间体f的鉴定通过FD-MS分析来进行。

[化合物D-4的合成]

使用2-溴萘代替1，6-二溴芘，使用中间体f代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-4。

化合物D-4的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例5

按照下述路线图合成了化合物D-5。

[化18]

[化合物D-5的合成]

使用2-溴-9，9-二甲基芴代替1，6-二溴芘，使用中间体f代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-5。

化合物D-5的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例6

按照下述路线图合成了化合物D-6。

[化19]

[化合物D-6的合成]

使用1-溴萘代替1，6-二溴芘，使用中间体f代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-6。

化合物D-6的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例7

按照下述路线图合成了化合物D-7。

[化20]

[中间体g的合成]

使用2-萘硼酸代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了中间体g。

中间体g的鉴定通过FD-MS分析来进行。

[中间体h的合成]

使用中间体g代替中间体a，使用二甲基甲酰胺代替二氯甲烷，除此以外，与中间体b的合成同样进行反应，合成了中间体h。

中间体h的鉴定通过FD-MS分析来进行。

[中间体i的合成]

使用中间体h代替中间体b，除此以外，与中间体c的合成同样进行反应，合成了中间体i。

中间体i的鉴定通过FD-MS分析来进行。

[化合物D-7的合成]

使用1-溴-4-(三甲基甲硅烷基)苯代替1，6-二溴芘，使用中间体i代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-7。

化合物D-7的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例8

按照下述路线图合成了化合物D-8。

[化21]

[化合物D-8的合成]

使用1-溴-4-tert-丁基苯代替1，6-二溴芘，使用中间体i代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-8。

化合物D-8的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例9

按照下述路线图合成了化合物D-9。

[化22]

[化合物D-9的合成]

使用2-溴-9，9-二甲基芴代替1，6-二溴芘，使用中间体i代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-9。

化合物D-9的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例10

按照下述路线图合成了化合物D-10。

[化23]

[中间体j的合成]

使用1-溴-4-(三甲基甲硅烷基)苯代替中间体b，除此以外，与中间体c的合成同样进行反应，合成了中间体j。

中间体j的鉴定通过FD-MS分析来进行。

[中间体k的合成]

使用中间体j代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了中间体k。

中间体k的鉴定通过FD-MS分析来进行。

[中间体1的合成]

使用中间体k代替中间体a，除此以外，与中间体b的合成同样进行反应，合成了中间体1。

中间体1的鉴定通过FD-MS分析来进行。

[中间体m的合成]

使用中间体1代替中间体b，除此以外，与中间体c的合成同样进行反应，合成了中间体m。

中间体m的鉴定通过FD-MS分析来进行。

[化合物D-10的合成]

使用2-溴萘代替1，6-二溴芘，使用中间体m代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-10。

化合物D-10的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例11

按照下述路线图合成了化合物D-11。

[化24]

[化合物D-11的合成]

使用2-溴-9，9-二甲基芴代替1，6-二溴芘，使用中间体m代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-11。

化合物D-11的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例12

按照下述路线图合成了化合物D-12。

[化25]

[化合物D-12的合成]

使用9-溴菲代替1，6-二溴芘，使用中间体m代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-12。

化合物D-12的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例13

按照下述路线图合成了化合物D-13。

【化26】

[化合物D-13的合成]

使用4-溴苄腈代替1，6-二溴芘，使用中间体c代替9，9-二甲基芴-2-基硼酸，除此以外，与中间体a的合成同样进行反应，合成了化合物D-13。

化合物D-13的鉴定通过FD-MS分析来进行。

实施例14

[有机EL元件的制作]

在25mm×75mm×1.1mm大小的玻璃基板上，设置有膜厚120nm的由铟锡氧化物形成的透明电极。该透明电极作为阳极起作用。接下来向该玻璃基板照射紫外线及臭氧进行清洗后，将该基板设置在真空蒸镀装置中。首先，作为空穴注入层，以50nm的厚度蒸镀化合物HT-1，然后在其上以45nm的厚度蒸镀N，N，N’，N’-四(4-联苯基)-4，4’-联苯胺作为空穴传输层。然后，以质量比19∶1同时蒸镀作为主体材料的9、10-二(2-萘基)蒽、和作为掺杂材料的化合物D-1，形成厚度20nm的发光层。在该发光层上，作为电子注入层，以30nm的厚度蒸镀化合物ET-1。然后，以1nm的厚度蒸镀氟化锂，接着以150nm的厚度蒸镀铝，制作了有机EL元件。需要说明的是，该铝/氟化锂作为阴极起作用。

以下示出上述化合物HT-1及化合物ET-1。

[化27]

对于制作的有机EL元件，按照以下对电流密度10mA/cm²下驱动时的、色度、外部量子收率、及初期亮度1000cd/m²下的半衰期寿命进行测定。结果示于表1。

色度CIE1931的x、y：通过分光放射亮度计(CS-1000、MINOLTA制)进行测定。

外部量子收率：向得到的有机EL元件通电流密度10mA/cm²的电流，用分光放射亮度计(CS1000：MINOLTA制)测定发光光谱，通过下述数式

(1)算出外部量子收率。

【数1】

$E.Q.E.=\frac{N_P}{N_E}\×100$

$=\frac{\frac{(\mathrm{\π}/{10}^9)\∫\mathrm{\φ}\left(\mathrm{\λ}\right)\·\mathrm{d\λ}}{\mathrm{hc}}}{\frac{J/10}{e}}\×100$

$=\frac{\frac{(\mathrm{\π}/{10}^9)\mathrm{\Σ}(\mathrm{\φ}\left(\mathrm{\λ}\right)\·\left(\mathrm{\λ}\right))}{\mathrm{hc}}}{\frac{J/10}{e}}\×100(\%)$

数式(1)

N_P：光子数

N_E：电子数

π：圆周率＝3.1416

λ：波长(nm)

发光强度(W/sr·m²·nm)

h：普朗克常数＝6.63×10^-34(J·s)

c：光速＝3×10⁸(m/s)

J：电流密度(mA/cm²)

e：电荷＝1.6×10^-19(C)

实施例15～17

除了按照表1所示对掺杂材料进行变更之外，与实施例14同样制作有机EL元件，进行评价。结果示于表1。

比较例1

使用H-1代替D-1，除此以外，与实施例13同样制作有机EL元件。对于这样得到的有机EL元件，与实施例14同样进行评价，结果示于表1。

[化28]

[表1]

由表1可知，实施例的元件虽然为高的色纯度，但可以维持高效率，且实现长寿命。由此，可以在低消耗电力下实现色再现性高的显示器件。

产业上的可利用性

本发明的有机EL元件，可以用于即便是低电压也要求高发光效率的制品中。作为应用例，可举出显示装置、显示器、照明装置、打印机光源、液晶显示装置的背照光等，也可以应用到标识、广告牌、室内装置等领域中。作为显示装置，可举出节能、高可视性的平板显示器。另外，可用作打印机光源、激光束打印机的光源。另外，也可以通过使用本发明的元件，大幅减少装置体积。关于照明装置、背照光，通过使用本发明的有机EL元件，可以期待节能效果。

上述虽然详细说明几个本发明的实施方式及/或实施例，但对本领域技术人员来说，只要实质上不脱离本发明的新的启示及效果，就可以对作为这些例示的实施方式及/或实施例加以大量的变更。因此，这些大量的变更也包含在本发明的范围里。

该说明书记载的文献的内容全部援引于此。

Claims (10)

1.下述式(1)所示的芘衍生物，

[化29]

式中，Ar₁、Ar₂及Ar₃分别独立地为取代或无取代的芳基，

X₁及X₃～X₈分别独立地为氢原子、取代或无取代的芳基、取代或无取代的烷基、或者取代或无取代的环烷基，

其中，不包含X₆为取代或无取代的芳基且X₁、X₃～X₅、X₇及X₈全部为氢原子的情形，

此外，不包含Ar₁、Ar₂及Ar₃的取代或无取代的芳基为相同的情形。

2.如权利要求1所述的芘衍生物，其中，

Ar₁和Ar₂相同，Ar₃不同于Ar₁和Ar₂。

3.如权利要求1所述的芘衍生物，其中，

Ar₁、Ar₂及Ar₃彼此不同。

4.如权利要求1所述的芘衍生物，其中，

X₆为氢原子。

5.如权利要求4所述的芘衍生物，其中，

Ar₁和Ar₂相同。

6.如权利要求1～5中任一项所述的芘衍生物，其中，

Ar₁和Ar₂分别独立地为下述式(2)所示的取代基，

[化30]

式中，S₁～S₈分别独立地为氢原子、取代或无取代的芳基、取代或无取代的烷基、取代或无取代的环烷基、或者取代或无取代的烯基，或者相邻的S₁～S₈彼此键合形成饱和或不饱和的环状结构，该环状结构还可以具有取代基，

T₁及T₂分别独立地为氢原子、取代或无取代的芳基、取代或无取代的烷基、取代或无取代的环烷基、或者取代或无取代的甲硅烷基，

式(2)所示的取代基，以S₁～S₈中的任一个为单键而与芘衍生物的芘骨架连结，或者在相邻的S₁～S₈彼此键合形成的饱和或不饱和的环状结构的键合位置中的任一个通过单键与芘衍生物的芘骨架连结。

7.如权利要求6所述的芘衍生物，其中，

S₂以单键与式(1)所示的芘衍生物的芘骨架连结。

8.如权利要求1～5中任一项所述的芘衍生物，其中，

Ar₁及Ar₂分别独立地为萘基、具有萘基的芳基、具有取代或无取代的甲硅烷基的芳基、或者具有氰基的芳基。

9.一种有机电致发光元件，其为在一对电极间夹持含有发光层的1层以上的有机化合物层的有机电致发光元件，

所述发光层含有权利要求1～8中任一项所述的芘衍生物，发光层中芘衍生物的含量为0.1～50质量％。

10.如权利要求9所述的有机电致发光元件，其中，

所述发光层中芘衍生物的含量为0.1～20质量％。