JP2002080433A - 新規アリールアミン化合物及び有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
新規アリールアミン化合物及び有機エレクトロルミネッセンス素子Info
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Abstract
効率な有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを実
現する新規アリールアミン化合物を提供する。 【解決手段】 下記一般式(1)で表される新規アリー
ルアミン化合物、並びに有機化合物層が該新規アリール
アミン化合物を含有する有機エレクトロルミネッセンス
素子である。 【化1】 (式中、R1 及びR2 は、それぞれ独立に、アルキル
基、アルコキシ基、アリール基、アリールアルキル基又
はアリールオキシ基を表す。Ar1 〜Ar4 は、それぞ
れ独立に、アリール基又はヘテロ環基を表す。Ar 1 〜
Ar4 のうち少なくとも2つは、m−ビフェニル又はア
リール置換ビフェニルで、残りはビフェニルであるが、
該アリール置換ビフェニルがジアリール置換ビフェニル
であるときは、残りはアリール基である。)
Description
化合物及び有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、
特に、高輝度で、耐熱性が高く、長寿命で、正孔輸送性
が優れ高発光効率な有機エレクトロルミネッセンス素子
及びそれを実現する新規アリールアミン化合物に関する
ものである。
ネッセンス(EL)素子は、壁掛テレビの平面発光体や
ディスプレイのバックライト等の光源として使用され、
盛んに開発が行われている。有機材料の電界発光現象
は、1963年にポープ(Pope)らによってアント
ラセン単結晶で観測され(J.Chem.Phys.3
8(1963)2042) 、1965年にヘルフリッヒ
(Helfinch)とシュナイダー(Schneid
er)は注入効率の良い溶液電極系を用いることにより
比較的強い注入型ELの観測に成功している(Phy
s.Rev.Lett.14(1965)229) 。そ
れ以来報告されている様に、共役の有機ホスト物質と縮
合ベンゼン環を持つ共役の有機活性化剤とで有機発光性
物質を形成した研究が行われ、ナフタレン、アントラセ
ン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ベンゾピレ
ン、クリセン、ピセン、カルバゾール、フルオレン、ビ
フェニル、ターフェニル、トリフェニレンオキサイド、
ジハロビフェニル、トランスースチルベン及び1,4−
ジフェニルブタジエン等が有機ホスト物質の例として示
され、アントラセン、テトラセン及びペンタセン等が活
性化剤の例として挙げられた。しかしこれらの有機発光
性物質はいずれも1μmを越える厚さを持つ単一層とし
て存在し、発光には高電界が必要であった。このため、
真空蒸着法による薄膜素子の研究が進められた(例えば
Thin Solid Films 94(1982)
171)。しかし、薄膜化は駆動電圧の低減には有効で
あったが、実用レベルの高輝度の素子を得るには至らな
かった。そこでタン(Tang)らは、陽極と陰極との
間に2つの極めて薄い膜(正孔輸送層と発光層)を真空
蒸着で積層したEL素子を考案し、低い駆動電圧で高輝
度を実現した(Appl.Phys.Lett.51
(1987)913もしくは米国特許4356429
号)。その後、正孔輸送層と発光層に用いる有機化合物
の開発が十数年間進められた結果、実用化レベルの寿命
と発光効率が達成された。その結果、有機EL素子は、
カーステレオ、携帯電話の表示部などから実用化が開始
されている。
度、長時間使用に対する経時劣化の耐久性などが十分で
はなく、さらなる向上が求められている。特に、フルカ
ラーディスプレイ等への応用を考えた場合には、R、
G、Bの各色に対して、300cd/m2 以上の高輝度
で数千時間以上の半減寿命を到達することが求められて
いる。これを実現するのが特に困難なのは、青色発光で
あり、青色発光させるには発光層のエネルギーギャップ
が2.8eV以上と大きく、正孔輸送層と発光層の間に
ある正孔注入の際のエネルギー障壁が大きいため、界面
に印加される電界強度は大きく、従来の正孔輸送層では
安定に正孔注入ができず改良が求められていた。また、
有機EL素子を車搭載することを前提とした場合、10
0℃以上の高温保存性能に問題があることが指摘されて
いる。この際も従来の正孔輸送層においてはガラス転移
温度が低いことが指摘されており、これを100℃以上
に改良することのみで対応しようとしたが、不十分であ
り高温における良好な保存性能は未だ実現していなかっ
た。さらに、正孔輸送層と発光層との相互作用としてエ
キサイプレックスが生じて、素子の輝度が劣化するとい
う問題もあった。
を解決するためになされたもので、高輝度で、耐熱性が
高く、長寿命で、正孔輸送性が優れ高発光効率な有機エ
レクトロルミネッセンス素子及びそれを実現する新規ア
リールアミン化合物を提供することを目的とするもので
ある。
ましい性質を有する有機エレクトロルミネッセンス素子
(以下、有機EL素子)を開発すべく鋭意研究を重ねた
結果、特定の構造を有する新規アリールアミン化合物を
有機化合物層に添加すると有機エレクトロルミネッセン
ス素子の輝度、耐熱性、寿命が向上し、さらに正孔輸送
性が向上して高発光効率となることを見出し本発明を完
成するに至った。
表される新規アリールアミン化合物、
に、置換もしくは未置換の炭素原子数1〜30のアルキ
ル基、置換もしくは未置換の炭素原子数1〜30のアル
コキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数6〜40の
アリール基、置換もしくは未置換の炭素原子数7〜40
のアリールアルキル基又は置換もしくは未置換の炭素原
子数6〜40のアリールオキシ基を表す。Ar1 〜Ar
4 は、それぞれ独立に、置換もしくは未置換の炭素原子
数6〜40のアリール基又は置換もしくは未置換の炭素
原子数5〜40のヘテロ環基を表し、それぞれ同一でも
異なっていてもよい。ただし、Ar1 〜Ar4 のうち少
なくとも2つは、置換もしくは未置換のm−ビフェニル
又はアリール置換ビフェニルで、残りは置換もしくは未
置換のビフェニルであるが、該アリール置換ビフェニル
がジアリール置換ビフェニルであるときは、残りは置換
もしくは未置換のアリール基である。)
アリールアミン化合物。
は、置換もしくは未置換の飽和5員環〜飽和8員環を形
成する原子団であり、スピロ結合を含んでいてもよい。
ただし、A又はBが飽和5員環を形成する原子団である
場合には、A及びB共に環状構造を形成するか又はAも
しくはBはスピロ結合を含む。また、A又はBは不飽和
6員環を2つ以上含まない。Ar5 〜Ar8 は、それぞ
れ独立に、置換もしくは未置換の炭素原子数6〜40の
アリール基又は置換もしくは未置換の炭素原子数5〜4
0のヘテロ環基を表し、それぞれ同一でも異なっていて
もよい。)を提供するものである。また、本発明は、一
対の電極間に有機化合物層を有する有機EL素子であっ
て、該有機化合物層が前記新規アリールアミン化合物を
含有することを特徴とする有機EL素子をも提供するも
のである。
物は、上記一般式(1)又は(2)で表される。一般式
(1)において、R1 及びR2 は、それぞれ独立に、置
換もしくは未置換の炭素原子数1〜30のアルキル基、
置換もしくは未置換の炭素原子数1〜30のアルコキシ
基、置換もしくは未置換の炭素原子数6〜40のアリー
ル基、置換もしくは未置換の炭素原子数7〜40のアリ
ールアルキル基又は置換もしくは未置換の炭素原子数6
〜40のアリールオキシ基を表す。アルキル基として
は、例えばメチル、エチル、n−プロピル、iso−プ
ロピル等、アルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ
等、アリール基としてはフェニル、ビフェニル、ナフチ
ル等、アリールアルキル基としては、ベンジル、α−メ
チルベンジル、α−エチルベンジル、α,α−ジメチル
ベンジル、4−メチルベンジル、4−エチルベンジル、
2−tert−ブチルベンジル、4−n−オクチルベン
ジル、ナフチルメチル、ジフェニルメチル等、アリール
オキシ基としては、フェノキシ、ナフチルオキシ、アン
スクルオキシ、ピレニルオキシ、ビフェニルオキシ、フ
ルオランテニルオキシ、クリセニルオキシ、ペリレニル
オキシ等が挙げられる。
ばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等のハロ
ゲン原子、メチル、エチル、n−プロピル、iso−プ
ロピル等のアルキル基、メトキシ、エトキシ等のアルコ
キシ基、フェノキシ等のアリールオキシ基、ベンジル、
フェネチル、フェニルプロピル等のアリールアルキル
基、ニトロ基、シアノ基、ジメチルアミノ基、ジベンジ
ルアミノ基、ジフェニルアミノ基、モルホリノ基等の置
換アミノ基、フェニル基、トルイル基、ビフェニル基、
ナフチル基、アンスリル基、ピレニル基等のアリール
基、ピリジル基、チエニル基、フリル基、キノリル基、
カルパゾリル基等のヘテロ環基などが挙げられる。
r4 は、それぞれ独立に、置換もしくは未置換の炭素原
子数6〜40のアリール基又は置換もしくは未置換の炭
素原子数5〜40のヘテロ環基を表し、それぞれ同一で
も異なっていてもよい。アリール基及びヘテロ環基とし
ては、例えばフェニル基、トルイル基、ビフェニル基、
ナフチル基、アンスリル基、ピレニル基等のアリール
基、アリール基、ピリジル基、チエニル基、フリル基、
キノリル基、カルパゾリル基等のヘテロ環基などが挙げ
られる。一般式(1)において、Ar1 〜Ar4 のうち
少なくとも2つは、置換もしくは未置換のm−ビフェニ
ル又はアリール置換ビフェニルで、残りは置換もしくは
未置換のビフェニルであるが、該アリール置換ビフェニ
ルがジアリール置換ビフェニルであるときは、残りは置
換もしくは未置換のアリール基である。
しては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素
原子等のハロゲン原子、メチル、エチル、n−プロピ
ル、iso−プロピル等のアルキル基、メトキシ、エト
キシ等のアルコキシ基、フェノキシ等のアリールオキシ
基、ベンジル、フェネチル、フェニルプロピル等のアリ
ールアルキル基、ニトロ基、シアノ基、ジメチルアミノ
基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、モルホ
リノ基等の置換アミノ基、フェニル基、トルイル基、ビ
フェニル基、ナフチル基、アンスリル基、ピレニル基、
フルオランテニル基等のアリール基、ピリジル基、チエ
ニル基、フリル基、キノリル基、カルパゾリル基等のヘ
テロ環基などが挙げられる。さらに、アリール置換ビフ
ェニルにおけるアリール置換基としては、例えばフェニ
ル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、ア
ンスリル基、フルオレニル基等が挙げられる。Ar1 及
びAr3 は、置換もしくは未置換のm−ビフェニル、A
r2 及びAr 4 は、置換もしくは未置換のビフェニルで
あることが好ましい。
なくとも一つは、置換もしくは未置換の飽和5員環〜飽
和8員環を形成する原子団であり、スピロ結合を含んで
いてもよい。ただし、A又はBが飽和5員環を形成する
原子団である場合には、A及びB共に環状構造を形成す
るか又はAもしくはBはスピロ結合を含む。また、A又
はBは不飽和6員環を2つ以上含まない。ここで、スピ
ロ結合とは、2つの飽和環状構造が1個の炭素又はSi
等の原子を共有して結合している状態である。本発明の
新規アリールアミン化合物において、特にA又はBがス
ピロ結合を含むことが好ましい。A又はBを形成する原
子としては、炭素原子の他、Si、O、S、N、B、P
等が挙げられ、これらの原子は飽和環状構造の一部を形
成していてもよいし、この飽和環状構造がアルキル基、
アルコキシ基、アリール基等の置換基を有していてもよ
い。
ェニル構造の例を以下に示す。
8 は、それぞれ独立に、置換もしくは未置換の炭素原子
数6〜40のアリール基又は置換もしくは未置換の炭素
原子数5〜40のヘテロ環基を表し、それぞれ同一でも
異なっていてもよい。置換もしくは未置換のアリール基
としては、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、ナフ
チル、アンスリル、フルオレニル、フルオランテニル等
が挙げられる。置換もしくは未置換のヘテロ環基として
は、ピリジル、フリル、チエニル、カルバゾリル等が挙
げられる。また、これら各基の置換基としては、例えば
フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等のハロゲ
ン原子、メチル、エチル、n−プロピル、iso−プロ
ピル等のアルキル基、メトキシ、エトキシ等のアルコキ
シ基、フェノキシ等のアリールオキシ基、ベンジル、フ
ェネチル、フェニルプロピル等のアリールアルキル基、
ニトロ基、シアノ基、ジメチルアミノ基、ジベンジルア
ミノ基、ジフェニルアミノ基、モルホリノ基等の置換ア
ミノ基、フェニル基、トルイル基、ビフェニル基、ナフ
チル基、アンスリル基、ピレニル基等のアリール基、ピ
リジル基、チエニル基、フリル基、キノリル基、カルパ
ゾリル基等のヘテロ環基などが挙げられる。
において、Ar5 〜Ar8 のうち少なくとも2つが、炭
素原子数12以上の芳香族炭化水素であることが好まし
い。また、特に好ましいのは、Ar5 〜Ar8 のうち少
なくとも2つが、置換もしくは未置換のビフェニル、A
r5 〜Ar8 のうち少なくとも一つが、ジアリールアミ
ノ基で置換されている新規アリールアミン化合物であ
る。
有機化合物層を有する有機EL素子であって、該有機化
合物層が前記新規アリールアミン化合物を含有する。前
記有機化合物層が発光層又は正孔輸送層であることが好
ましい。また、前記有機化合物層が前記新規アリールア
ミン化合物と発光材料とを含有する層を有することも好
ましい。前記新規アリールアミン化合物を、有機化合物
層の少なくとも一層に含有させると有機EL素子の輝
度、耐熱性、寿命、発光効率が向上するのは、該アリー
ルアミン化合物が、正孔輸送性に優れ、安定に正孔注入
ができる上、ガラス転移点が高く、発光材料と相互作用
しにくく、相互作用により生じる無輻射遷位が避けられ
るからである。
物において、一般式(1)の代表例(A−1)〜(A−
13)及び一般式(2)の代表例(B−1)〜(B−2
0)を例示するが、本発明はこれらの代表例に限定され
るものではない。
単層もしくは多層の有機化合物層を形成した素子であ
る。単層型の場合、陽極と陰極との間に発光層を設けて
いる。発光層は、発光材料を含有し、それに加えて陽極
から注入した正孔、もしくは陰極から注入した電子を発
光材料まで輸送させるために、正孔注入材料もしくは電
子注入材料を含有しても良い。しかしながら、発光材料
は、極めて高い蛍光量子効率、高い正孔輸送能力および
電子輸送能力を併せ持ち、均一な薄膜を形成することが
好ましい。多層型の有機EL素子は、(陽極/正孔注入
層/発光層/陰極)、(陽極/発光層/電子注入層/陰
極)、(陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰
極)の多層構成で積層したものがある。
アリールアミン化合物に加えてさらなる公知の発光材
料、ドーピング材料、正孔注入材料や電子注入材料を使
用することもできる。この新規アリールアミン化合物の
好ましい使用法としては、発光層、電子注入層、正孔輸
送層又は正孔注入層のいずれかの層に、濃度0.5〜1
00重量%で添加する。さらに好ましくは、濃度50〜
100重量%である。有機EL素子は、多層構造にする
ことにより、クエンチングによる輝度や寿命の低下を防
ぐことができる。必要があれば、発光材料、他のドーピ
ング材料、正孔注入材料や電子注入材料を組み合わせて
使用することができる。また、他のドーピング材料によ
り、発光輝度や発光効率の向上、赤色や白色の発光を得
ることもできる。また、正孔注入層、発光層、電子注入
層は、それぞれ二層以上の層構成により形成されても良
い。その際には、正孔注入層の場合、電極から正孔を注
入する層を正孔注入層、正孔注入層から正孔を受け取り
発光層まで正孔を輸送する層を正孔輸送層と呼ぶ。同様
に、電子注入層の場合、電極から電子を注入する層を電
子注入層、電子注入層から電子を受け取り発光層まで電
子を輸送する層を電子輸送層と呼ぶ。これらの各層は、
材料のエネルギー準位、耐熱性、有機化合物層もしくは
金属電極との密着性等の各要因により選択されて使用さ
れる。
化合物層に使用できる発光材料またはホスト材料として
は、縮合多環芳香族があり、例えばアントラセン、ナフ
タレン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、ペンタ
セン、コロネン、クリセン、フルオレセイン、ペリレ
ン、ルブレン及びそれらの誘導体がある。さらに、フタ
ロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリ
ノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テト
ラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、
アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピ
ラジン、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、アミ
ノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、イミ
ン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミ
ノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メ
ロシアニン、イミダゾールキレート化オキシノイド化合
物、キナクリドン、ルブレン、スチルベン系誘導体及び
蛍光色素等が挙げられるが、これらに限定されるもので
はない。
する能力を持ち、陽極からの正孔注入効果、発光層また
は発光材料に対して優れた正孔注入効果を有し、発光層
で生成した励起子の電子注入層または電子注入材料への
移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物が好ま
しい。具体的には、フタロシアニン誘導体、ナフタロシ
アニン誘導体、ポルフィリン誘導体、オキサゾール、オ
キサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダ
ゾロン、イミダゾールチオン、ピラゾリン、ピラゾロ
ン、テトラヒドロイミダゾール、オキサゾール、オキサ
ジアゾール、ヒドラゾン、アシルヒドラゾン、ポリアリ
ールアルカン、スチルベン、ブタジエン、ベンジジン型
トリフェニルアミン、スチリルアミン型トリフェニルア
ミン、ジアミン型トリフェニルアミン等と、それらの誘
導体、およびポリビニルカルバゾール、ポリシラン、導
電性高分子等の高分子材料が挙げられるが、これらに限
定されるものではない。
公知の正孔注入材料の中で、さらに効果的な正孔注入材
料は、芳香族三級アミン誘導体もしくはフタロシアニン
誘導体である。芳香族三級アミン誘導体の具体例は、ト
リフェニルアミン、トリトリルアミン、トリルジフェニ
ルアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−(3−メ
チルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジ
アミン、N,N,N’,N’−(4−メチルフェニル)
−1,1’−フェニル−4,4’−ジアミン、N,N,
N’,N’−(4−メチルフェニル)−1,1’−ビフ
ェニル−4,4’−ジアミン、N,N’−ジフェニル−
N,N’−ジナフチル−1,1’−ビフェニル−4,
4’−ジアミン、N,N’−(メチルフェニル)−N,
N’−(4−n−ブチルフェニル)−フェナントレン−
9,10−ジアミン、N,N−ビス(4−ジ−4−トリ
ルアミノフェニル)−4−フェニル−シクロヘキサン
等、もしくはこれらの芳香族三級アミン骨格を有したオ
リゴマーもしくはポリマーであるが、これらに限定され
るものではない。フタロシアニン(Pc)誘導体の具体
例は、H2 Pc、CuPc、CoPc、NiPc、Zn
Pc、PdPc、FePc、MnPc、ClAlPc、
ClGaPc、ClInPc、ClSnPc、Cl2 S
iPc、(HO)AlPc、(HO)GaPc、VOP
c、TiOPc、MoOPc、GaPc−O−GaPc
等のフタロシアニン誘導体およびナフタロシアニン誘導
体でがあるが、これらに限定されるものではない。
する能力を持ち、陰極からの電子注入効果、発光層また
は発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、発光層
で生成した励起子の正孔注入層への移動を防止し、かつ
薄膜形成能力の優れた化合物が好ましい。具体的には、
フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノ
ン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジア
ゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラ
カルボン酸、フレオレニリデンメタン、アントラキノジ
メタン、アントロン等とそれらの誘導体が挙げられる
が、これらに限定されるものではない。また、正孔注入
材料に電子受容物質を、電子注入材料に電子供与性物質
を添加することにより電荷注入性を向上させることもで
きる。
果的な公知の電子注入材料は、金属錯体化合物もしくは
含窒素五員環誘導体である。金属錯体化合物の具体例
は、8−ヒドロキシキノリナートリチウム、ビス(8−
ヒドロキシキノリナート)亜鉛、ビス(8−ヒドロキシ
キノリナート)銅、ビス(8−ヒドロキシキノリナー
ト)マンガン、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)
アルミニウム、トリス(2−メチル−8−ヒドロキシキ
ノリナート)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキ
ノリナート)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ
[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10−ヒドロ
キシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2−メチ
ル−8−キノリナート)クロロガリウム、ビス(2−メ
チル−8−キノリナート)(o−クレゾラート)ガリウ
ム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(1−ナフ
トラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノ
リナート)(2−ナフトラート)ガリウム等が挙げられ
るが、これらに限定されるものではない。
ル、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールも
しくはトリアゾール誘導体が好ましい。具体的には、
2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−オキサゾ
ール、ジメチルPOPOP、2,5−ビス(1−フェニ
ル)−1,3,4−チアゾール、2,5−ビス(1−フ
ェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−(4’
−tert−ブチルフェニル)−5−( 4”−ビフェニ
ル) 1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(1
−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、1,4
−ビス[2−( 5−フェニルオキサジアゾリル) ]ベン
ゼン、1,4−ビス[2−( 5−フェニルオキサジアゾ
リル) −4−tert−ブチルベンゼン]、2−(4’
−tert−ブチルフェニル)−5−( 4”−ビフェニ
ル) −1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(1
−ナフチル)−1,3,4−チアジアゾール、1,4−
ビス[2−( 5−フェニルチアジアゾリル) ]ベンゼ
ン、2−(4’−tert−ブチルフェニル)−5−(
4”−ビフェニル) −1,3,4−トリアゾール、2,
5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−トリアゾー
ル、1,4−ビス[2−( 5−フェニルトリアゾリル)
]ベンゼン等が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。本発明においては、発光層と電極との間に
無機化合物層を電荷注入性向上のために設けてもよい。
このような無機化合物層としては、アルカリ金属化合物
(フッ化物、酸化物など)、アルカリ土類金属化合物な
どがあり、具体的にはLiF、Li2 O、RaO、Sr
O、BaF2 、SrF2 などが挙げられる。
料としては、4eVより大きな仕事関数を持つものが適
しており、炭素、アルミニウム、バナジウム、鉄、コバ
ルト、ニッケル、タングステン、銀、金、白金、パラジ
ウム等およびそれらの合金、ITO基板、NESA基板
に使用される酸化スズ、酸化インジウム等の酸化金属、
さらにはポリチオフェンやポリピロール等の有機導電性
樹脂が用いられる。陰極に使用される導電性物質として
は、4eVより小さな仕事関数を持つものが適してお
り、マグネシウム、カルシウム、錫、鉛、チタニウム、
イットリウム、リチウム、ルテニウム、マンガン、アル
ミニウム等およびそれらの合金が用いられるが、これら
に限定されるものではない。合金としては、マグネシウ
ム/銀、マグネシウム/インジウム、リチウム/アルミ
ニウム等が代表例として挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。合金の比率は、蒸着源の温度、雰囲
気、真空度等により制御され、適切な比率に選択され
る。陽極および陰極は、必要があれば二層以上の層構成
により形成されていても良い。
めに、少なくとも一方の面は素子の発光波長領域におい
て充分透明にすることが望ましい。また、基板も透明で
あることが望ましい。透明電極は、上記の導電性材料を
使用して、蒸着やスパッタリング等の方法で所定の透光
性が確保するように設定する。発光面の電極は、光透過
率を10%以上にすることが望ましい。基板は、機械
的、熱的強度を有し、透明性を有するものであれば限定
されるものではないが、ガラス基板および透明性樹脂フ
ィルムがある。透明性樹脂フィルムとしては、ポリエチ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニ
ルアルコール共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、ポリメチルメタアクリレート、ポリ塩化ビニル、ポ
リビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ナイロ
ン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリ
エーテルサルフォン、テトラフルオロエチレン−パーフ
ルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフ
ルオライド、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合
体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリビ
ニリデンフルオライド、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、
ポリイミド、ポリプロピレン等が挙げられる。
囲気等に対する安定性の向上のために、素子の表面に保
護層を設けたり、シリコンオイル、樹脂等により素子全
体を保護することも可能である。有機EL素子の各層の
形成は、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ、イオン
プレーティング等の乾式成膜法やスピンコーティング、
ディッピング、フローコーティング等の湿式成膜法のい
ずれの方法を適用することができる。膜厚は特に限定さ
れるものではないが、適切な膜厚に設定する必要があ
る。膜厚が厚すぎると、一定の光出力を得るために大き
な印加電圧が必要になり効率が悪くなる。膜厚が薄すぎ
るとピンホール等が発生して、電界を印加しても充分な
発光輝度が得られない。通常の膜厚は5nmから10μ
mの範囲が適しているが、10nmから0.2μmの範
囲がさらに好ましい。
を、エタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、
ジオキサン等の適切な溶媒に溶解または分散させて薄膜
を形成するが、その溶媒はいずれであっても良い。ま
た、いずれの有機薄膜層においても、成膜性向上、膜の
ピンホール防止等のため適切な樹脂や添加剤を使用して
も良い。使用の可能な樹脂としては、ポリスチレン、ポ
リカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ポリ
アミド、ポリウレタン、ポリスルフォン、ポリメチルメ
タクリレート、ポリメチルアクリレート、セルロース等
の絶縁性樹脂およびそれらの共重合体、ポリ−N−ビニ
ルカルバゾール、ポリシラン等の光導電性樹脂、ポリチ
オフェン、ポリピロール等の導電性樹脂を挙げられる。
また、添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可
塑剤等を挙げられる。
レビのフラットパネルディスプレイ等の平面発光体、複
写機、プリンター、液晶ディスプレイのバックライト又
は計器類等の光源、表示板、標識灯等に利用できる。
さらに詳細に説明する。 合成例1(化合物(B−1)) 中間体b、中間体dの反応経路を以下に示す。
l)、Pd/C(5%)7.8g及びデカリン100ミ
リリットルを仕込み、水素圧70kg/cm2 の条件
で、160℃にて2時間反応させた。反応終了後に触媒
を除去し、クロロホルム300ミリリットルで洗浄し
た。次いでクロロホルムを減圧留去し、残さのデカリン
溶液を氷冷し、析出晶を濾取、エタノールを洗浄後、加
熱乾燥し目的とする中間体a13gを得た(収率64
%)。 中間体bの合成 中間体a12.6g(60mmol)を精製水1リット
ルに懸濁し、FeCl 3 ・H2 O 0.2gを添加し
た。次いで、臭素6.3ミリリットル(2当量)/精製
水3リットルの水溶液を室温にて滴下した。その後、同
温で一晩反応させた。反応終了後、析出晶を濾取、水
洗、エタノールを洗浄後、加熱乾燥し目的とする中間体
b3.2gを得た(収率14%)。
ール75ミリリットル懸濁液中に、Pd/C(7.5
%)1gを仕込み、30℃以下にて水素を吹き込みなが
ら7時間反応させた。反応液を濾過し、Pd/C除去し
た後、溶媒を減圧留去し、目的とする中間体c10.8
gを得た(収率98%)。 中間体dの合成 アルゴン気流下、冷却管付き300ミリリットル三口フ
ラスコ中に、中間体C6.8g(40mmol)、3−
ブロモフェニル9.2g(40mmol)、トリス(ジ
ベンジリデンアセトン) ジパラジウム1.1g(1.5
mol%) 、トリ−o−トルイルホスフィン0.72g
(3mol%)、t −ブトキシナトリウム3.8g(4
0mmol)、乾燥トルエン100ミリリットルを加え
た後、100℃にて一晩加熱撹絆した。反応終了後、析
出した結晶を濾取し、メタノール100ミリリットルに
て洗浄し、中間体d11.8g(収率90%)を得た。 化合物(B−1)の合成 アルゴン気流下、冷却管付き300ミリリットル三口フ
ラスコ中に、中間体b3.6g(10mmol)、中間
体d6.5g(20mmol)、トリス(ジベンジリデ
ンアセトン) ジパラジウム0.27g(1.5mol
%) 、トリ−o−トルイルホスフィン0.18g(3m
ol%)、t −ブトキシナトリウム2.9g(30mm
ol)、乾燥トルエン100ミリリットルを加えた後、
100℃にて一晩加熱撹絆した。反応終了後、析出した
結晶を濾取し、メタノール100ミリリットルにて洗浄
し、黄色粉末5.0gを得た。このものは、NMR、I
R及びFD−MS(フィールドディリープションマスス
ペクトル)の測定により、化合物(B−1)と同定され
た(収率60%)。
ラスコ中に、アニリン3.7g(40mmol)、1−
ブロモナフタレン8.2g(40mmol)、トリス
(ジベンジリデンアセトン) ジパラジウム1.1g
(1.5mol%) 、トリ−o−トルイルホスフィン
0.72g(3mol%)、t −ブトキシナトリウム
3.8g(40mmol)、乾燥トルエン100ミリリ
ットルを加えた後、100℃にて一晩加熱撹絆した。反
応終了後、析出した結晶を濾取し、メタノール100ミ
リリットルにて洗浄し、中間体e8.3g(収率95
%)を得た。 化合物(B−2)の合成 アルゴン気流下、冷却管付き300ミリリットル三口フ
ラスコ中に、中間体b3.6g(10mmol)、中間
体e4.4g(20mmol)、トリス(ジベンジリデ
ンアセトン) ジパラジウム0.27g(1.5mol
%) 、トリ−o−トルイルホスフィン0.18g(3m
ol%)、t −ブトキシナトリウム1.9g(20mm
ol)、乾燥トルエン100ミリリットルを加えた後、
100℃にて一晩加熱撹絆した。反応終了後、析出した
結晶を濾取し、メタノール100ミリリットルにて洗浄
し、黄色粉末4.5gを得た。このものは、NMR、I
R及びFD−MSの測定により、化合物(B−2)と同
定された(収率70%)。
ヘキサン−1,9’−フルオレン]−4−オン(Jou
rnal of Organic Chemistry
26, 3280(1961))12.4g(50m
mol)、クロロホルム100ミリリットル、FeCl
2 0.2gを仕込んだ。次いで、臭素24g(0.15
mol)を0℃にて滴下した。その後、室温で一晩反応
させた。反応終了後、析出晶を濾取、水洗、エタノール
を洗浄後、加熱乾燥し目的とする中間体f6.0gを得
た(収率30%)。 化合物(B−3)の合成 アルゴン気流下、冷却管付き300ミリリットル三口フ
ラスコ中に、中間体f4.1g(10mmol)、中間
体d6.4g(20mmol)、トリス(ジベンジリデ
ンアセトン) ジパラジウム0.27g(1.5mol
%) 、トリ−o−トルイルホスフィン0.18g(3m
ol%)、t −ブトキシナトリウム1.9g(20mm
ol)、乾燥トルエン100ミリリットルを加えた後、
100℃にて一晩加熱撹絆した。反応終了後、析出した
結晶を濾取し、メタノール100ミリリットルにて洗浄
し、黄色粉末4.4gを得た。このものは、NMR、I
R及びFD−MSの測定により、化合物(B−3)と同
定された(収率50%)。
ヘキサン−1,9’−フルオレン](Journal
of Organic Chemistry26, 3
280(1961))11.7g(50mmol)、ク
ロロホルム100ミリリットル、FeCl2 0.2gを
仕込んだ。次いで、臭素24g(0.15mol)を0
℃にて滴下した。その後、室温で一晩反応させた。反応
終了後、析出晶を濾取、水洗、エタノールを洗浄後、加
熱乾燥し目的とする中間体g9.8gを得た(収率50
%)。 化合物(B−4)の合成 アルゴン気流下、冷却管付き300ミリリットル三口フ
ラスコ中に、中間体g3.9g(10mmol)、中間
体d6.4g(20mmol)、トリス(ジベンジリデ
ンアセトン) ジパラジウム0.27g(1.5mol
%) 、トリ−o−トルイルホスフィン0.18g(3m
ol%)、t −ブトキシナトリウム1.9g(20mm
ol)、乾燥トルエン100ミリリットルを加えた後、
100℃にて一晩加熱撹絆した。反応終了後、析出した
結晶を濾取し、メタノール100ミリリットルにて洗浄
し、黄色粉末6.1gを得た。このものは、NMR、I
R及びFD−MSの測定により、化合物(B−4)と同
定された(収率70%)。
に、フルオレン22g(0.13mmol)、乾燥TH
F100ミリリットルを仕込み−78℃に冷却した。こ
こに、n−ブチルリチウム(2.6M ヘキサン)12
0ミリリットル(0.32mol)を滴下した。同温に
て1時間撹拌した後、メチルブロミド28g(0.3m
ol)/THF60ミリリットル溶液を−78℃にて滴
下した。その後、徐々に室温に戻し、室温にて一晩撹絆
した。反応終了後、反応液を水1リットルに注入し、I
PE抽出、飽和食塩水洗浄後、無水硫酸マグネシウムで
乾燥留去した。残さをカラムクロマトグラフィー(シリ
カゲル、展開溶媒:ヘキサン)にて精製し、中間体h2
5g(収率98%)を得た。 中間体iの合成 遮光した1リットル三口フラスコ中に、中間体h9.7
g(50mmol)、クロロホルム100ミリリット
ル、FeCl2 0.2gを仕込んだ。次いで、臭素24
g(0.15mol)を0℃にて滴下した。その後、室
温で一晩反応させた。反応終了後、析出晶を濾取、水
洗、エタノールを洗浄後、加熱乾燥し目的とする中間体
i15gを得た(収率85%)。 化合物(A−2)の合成 アルゴン気流下、冷却管付き300ミリリットル三口フ
ラスコ中に、中間体i3.5g(10mmol)、中間
体d6.4g(20mmol)、トリス(ジベンジリデ
ンアセトン) ジパラジウム0.27g(1.5mol
%) 、トリ−o−トルイルホスフィン0.18g(3m
ol%)、t −ブトキシナトリウム1.9g(20mm
ol)、乾燥トルエン100ミリリットルを加えた後、
100℃にて一晩加熱撹絆した。反応終了後、析出した
結晶を濾取し、メタノール100ミリリットルにて洗浄
し、黄色粉末6.6gを得た。このものは、NMR、I
R及びFD−MSの測定により、化合物(A−2)と同
定された(収率80%)。
す。
に、1,3,5−トリブロモベンゼン31g(0.1m
mol)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン) パ
ラジウム4g(5mol%) 、ジイソブチルアルミニウ
ムヒドリド/トルエン溶液10ミリリットル(1.0
M,1mmol)、THF200ミリリットルを加え
た。ここに常法により調製したフェニルマグネシウムブ
ロミド250ミリリットル(2.0M、THF)を室温
で滴下した後、昇温して一晩加熱撹絆した。反応終了
後、反応液を氷水冷却して析出晶を濾取し、メタノール
100ミリリットル、アセトン50ミリリットルの順番
で洗浄し、中間体j15.6g(収率51%)を得た。 中間体kの合成 アルゴン気流下、500ミリリットル三口フラスコ中
に、中間体j15.3g(50mmol)、N−ブロモ
スクシンイミド9g(50mmol)、2,2’−アゾ
ビスイソブチルニトリル0.41(5mol%)、DM
F200ミリリットルを加え、110℃で4時間撹拌し
た。反応終了後、不溶物を濾別し、濾液をロータリーエ
バポレーターにて減圧濃縮した。得られた粗結晶をカラ
ムクロマトグラフ(シリカゲル、展開溶媒:塩化メチレ
ン)にて精製し、中間体k11.5g(収率60%)を
得た。
ラスコ中に、中間体k11.5g(30mmol)、ア
リニン9.3g(0.1mol)、トリス(ジベンジリ
デンアセトン) ジパラジウム0.8g(1.5mol
%) 、トリ−o−トルイルホスフィン0.54g(3m
ol%)、t −ブトキシナトリウム5.7g(60mm
ol)、乾燥トルエン100ミリリットルを加えた後、
100℃にて一晩加熱撹絆した。反応終了後、析出した
結晶を濾取し、メタノール100ミリリットルにて洗浄
し、中間体M10.7g(収率90%)を得た。 化合物(A−9)の合成 アルゴン気流下、冷却管付き300ミリリットル三口フ
ラスコ中に、中間体i3.5g(10mmol)、中間
体M8.0g(20mmol)、トリス(ジベンジリデ
ンアセトン) ジパラジウム0.27g(1.5mol
%) 、トリ−o−トルイルホスフィン0.18g(3m
ol%)、t −ブトキシナトリウム1.9g(20mm
ol)、乾燥トルエン100ミリリットルを加えた後、
100℃にて一晩加熱撹絆した。反応終了後、析出した
結晶を濾取し、メタノール100ミリリットルにて洗浄
し、黄色粉末4.9gを得た。このものは、NMR、I
R及びFD−MSの測定により、化合物(A−9)と同
定された(収率50%)。
きガラス基板(ジオマティック社製)をイソプロピルア
ルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾ
ン洗浄を30分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付
きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、
まず透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記
透明電極を覆うようにして膜厚60nmのN,N' −ビ
ス(N,N' −ジフェニル−4−アミノフェニル)−
N,N’−ジフェニル−4,4' −ジアミノ−1,1'
−ビフェニル膜(以下、TPD232膜)を成膜した。
このTPD232膜は、正孔注入層として機能する。次
に、TPD232膜上に膜厚20nmの上記した正孔輸
送性化合物(A−2)を成膜した。この化合物(A−
2)膜は正孔輸送層として機能する。さらに、化合物
(A−2)膜上に膜厚40nmのトリス(8−キノリノ
ール)アルミニウム膜(以下、Alq膜)を成膜した。
このAlq膜は、発光層として機能する。この後Li
(Li源:サエスゲッター社製)とAlqを二元蒸着さ
せ、電子注入層(陰極)としてAlq:Li膜を膜厚2
0nmで形成した。このAlq:Li膜上に金属Alを
蒸着させ金属陰極を形成し有機EL素子を作製した。こ
の素子は直流電圧6Vで発光輝度153cd/m2 、最
大発光輝度50000cd/m2 、発光効率3.2cd
/Aの青色発光が得られた。また、耐熱保存試験とし
て、100℃の環境で500時間保存した。試験前と同
様に直流電圧6Vを印加したところ、初期の輝度に対し
98%の輝度を示し、輝度保持率98%であった。
示す化合物を使用したことを除き同様にして、有機EL
素子を作製し、直流電圧6Vで、発光輝度、発光効率を
測定し、発光色を観察し、さらに耐熱性テストとして8
5℃の温度下に500時間保存した後に、初期輝度から
の輝度保持率を測定した。その結果を表1に示す。
化合物TPAF(ガラス転移温度100℃未満)
し、直流電圧5Vで、発光輝度、発光効率を測定し、発
光色を観察し、さらに耐熱性テストとして85℃の温度
下に500時間保存した後に、初期輝度からの輝度保持
率を測定した。その結果を表1に示す。
ルアミン化合物を利用した有機EL素子は、発光輝度、
発光効率が高く、耐熱性に優れている。これは、本発明
の新規アリールアミン化合物のガラス転移温度が100
℃以上と高く、発光層と相互作用しないためである。
きガラス基板(ジオマティック社製)をイソプロピルア
ルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾ
ン洗浄を30分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付
きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、
まず透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記
透明電極を覆うようにして膜厚60nmのTPD232
膜を成膜した。このTPD232膜は、正孔注入層とし
て機能する。次に、TPD232膜上に膜厚20nmの
上記した正孔輸送性化合物(B−4)を成膜した。この
化合物(B−4)膜は正孔輸送層として機能する。さら
に、膜厚40nmのAlq及びルブレンを重量比30:
1で蒸着し成膜した。この膜は、発光層として機能す
る。この膜上に膜厚20nmのAlq膜を成膜した。こ
のAlq膜は、電子注入層として機能する。この後Li
(Li源:サエスゲッター社製)とAlqを二元蒸着さ
せ、電子注入層(陰極)としてAlq:Li膜を形成し
た。このAlq:Li膜上に金属Alを蒸着させ金属陰
極を形成し有機EL素子を作製した。この素子は直流電
圧6Vで発光輝度250cd/m2 、最大発光輝度98
000cd/m2 、発光効率9.5cd/Aと極めて発
光効率が高い黄色発光が得られた。また、初期輝度を1
000cd/m2 として定電流駆動して寿命試験を行っ
たところ半減寿命6900時間と極めて長かった。以上
のことから、本発明の新規アリールアミン化合物は、正
孔輸送性の化合物として極めて優れている。
TPAFに変えた以外は同様にして有機EL素子を作製
した。この素子は、初期輝度を1000cd/m2 とし
て定電流駆動して寿命試験を行ったところ、半減寿命7
50時間と短かった。
新規アリールアミン化合物を利用した有機エレクトロル
ミネッセンス素子は、高輝度で、耐熱性が高く、長寿命
で、正孔輸送性が優れ高発光効率である。このため、本
発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、壁掛テレ
ビの平面発光体やディスプレイのバックライト等の光源
として有用である。
Claims (9)
- 【請求項1】 下記一般式(1)で表される新規アリー
ルアミン化合物。 【化1】 (式中、R1 及びR2 は、それぞれ独立に、置換もしく
は未置換の炭素原子数1〜30のアルキル基、置換もし
くは未置換の炭素原子数1〜30のアルコキシ基、置換
もしくは未置換の炭素原子数6〜40のアリール基、置
換もしくは未置換の炭素原子数7〜40のアリールアル
キル基又は置換もしくは未置換の炭素原子数6〜40の
アリールオキシ基を表す。Ar1 〜Ar4 は、それぞれ
独立に、置換もしくは未置換の炭素原子数6〜40のア
リール基又は置換もしくは未置換の炭素原子数5〜40
のヘテロ環基を表し、それぞれ同一でも異なっていても
よい。ただし、Ar1 〜Ar4 のうち少なくとも2つ
は、置換もしくは未置換のm−ビフェニル又はアリール
置換ビフェニルで、残りは置換もしくは未置換のビフェ
ニルであるが、該アリール置換ビフェニルがジアリール
置換ビフェニルであるときは、残りは置換もしくは未置
換のアリール基である。) - 【請求項2】 前記一般式(1)の新規アリールアミン
化合物において、Ar1 及びAr3 が置換もしくは未置
換のm−ビフェニル、Ar2 及びAr4 が置換もしくは
未置換のビフェニルであることを特徴とする請求項1に
記載の新規アリールアミン化合物。 - 【請求項3】 下記一般式(2)で表される新規アリー
ルアミン化合物。 【化2】 (式中、A及びBのうち少なくとも一つは、置換もしく
は未置換の飽和5員環〜飽和8員環を形成する原子団で
あり、スピロ結合を含んでいてもよい。ただし、A又は
Bが飽和5員環を形成する原子団である場合には、A及
びB共に環状構造を形成するか又はAもしくはBはスピ
ロ結合を含む。また、A及び/又はBは不飽和6員環を
2つ以上含まない。Ar5 〜Ar8 は、それぞれ独立
に、置換もしくは未置換の炭素原子数6〜40のアリー
ル基又は置換もしくは未置換の炭素原子数5〜40のヘ
テロ環基を表し、それぞれ同一でも異なっていてもよ
い。) - 【請求項4】 前記一般式(2)の新規アリールアミン
化合物において、Ar5 〜Ar8 のうち少なくとも2つ
が、炭素原子数12以上の芳香族炭化水素であることを
特徴とする請求項3に記載の新規アリールアミン化合
物。 - 【請求項5】 前記一般式(2)の新規アリールアミン
化合物において、Ar5 〜Ar8 のうち少なくとも2つ
が、置換もしくは未置換のビフェニルであることを特徴
とする請求項3に記載の新規アリールアミン化合物。 - 【請求項6】 前記一般式(2)の新規アリールアミン
化合物において、Ar5 〜Ar8 のうち少なくとも一つ
が、ジアリールアミノ基で置換されていることを特徴と
する請求項3に記載の新規アリールアミン化合物。 - 【請求項7】 一対の電極間に有機化合物層を有する有
機エレクトロルミネッセンス素子であって、該有機化合
物層が請求項1又は2に記載の新規アリールアミン化合
物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッ
センス素子。 - 【請求項8】 前記有機化合物層が、発光層又は正孔輸
送層であることを特徴とする請求項7に記載の有機エレ
クトロルミネッセンス素子。 - 【請求項9】 一対の電極間に有機化合物層を有する有
機エレクトロルミネッセンス素子であって、該有機化合
物層が請求項1又は2に記載の新規アリールアミン化合
物と発光材料とを含有する層を有することを特徴とする
有機エレクトロルミネッセンス素子。
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