JP2004161892A - Novel compound and organic electroluminescent element using the same - Google Patents

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Wataru Sato
済 佐藤
Toshimitsu Nakai
敏光 中井
Tomio Yoneyama
富雄 米山
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic electroluminescent element that has high brightness, is hard to cause concentration quenching, and has an emission peak at a relatively short wavelength. <P>SOLUTION: This compound is represented by general formula (1), and is used for an organic electroluminescent element. In the formula, A is an aromatic hydrocarbon residue or aromatic heterocyclic residue that has no substituent group, or has a substituent group having a Hammet constant of the substituent group σp in the range of 0<σp<0.9; X and Y are, each independently, a sulfur atom, an oxygen atom, -NR<SP>1</SP>-, -N=, a selenium atom or -CH=; the dotted lines are each a single bond or a double bond (where R<SP>1</SP>is an alkyl group, an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group that may have a substituent group); and Z and B are, each independently, an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機電界発光素子、特に青〜緑色に発光する素子に適した新規化合物、発光色素、有機電界発光素子材料、および該化合物を使用した有機電界発光素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、蛍光色素は、樹脂、染料、インクなどの種々の材料の着色に利用されているが、近年その蛍光効率を利用して、薄膜発光素子等の電子機器分野への用途が開発されている。蛍光性色素については種々の構造および発光色の色素が知られているが、高効率で発光し、堅牢性の優れた化合物は少ない。
【0003】
特許文献1には、下記化合物を発光層に使用した有機電界発光素子が記載されている。
【0004】
【化2】

Figure 2004161892
【0005】
【化3】
Figure 2004161892
【0006】
しかし、上記の化合物はいずれも、1分子中に含まれる2つのアミノ基が全て同じ基で置換されており、かつ該アミノ基が2価の連結基部分の両側に位置し、化合物全体として対称性の高い構造となっている。
【0007】
【特許文献1】
特開平10−251633号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して本発明者らは、別の観点から分子構造を最適化し、青〜緑色発光素子に適した化合物を提供しうることに想到し、本発明に至った。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討を重ね、芳香族環、特に5員環である芳香族複素環の両側に、電子供与性基の基Bと、電子吸引性基の基(すなわち、XおよびYを含んで形成される5員環と、これに縮合する環A)を配置させてなる分子構造に想到した。このような配置を有する化合物は、分子内における効率の良い電子のpush−pullの効果により、容易に青〜緑色発光を示す発光色素が得られ、また、該系化合物を用いることで、特に青〜緑の波長範囲において高発光効率で高堅牢性を有する有機電界発光素子を得られることを見いだし、本発明を達成した。
【0010】
即ち、本発明の概要は以下の通りである。
〔1〕 下記一般式(I)で表される化合物。
【0011】
【化4】
Figure 2004161892
【0012】
〔式中、Aは置換基を有していてもよい、6員環の単環または縮合環からなる、芳香族炭化水素残基または芳香族複素環残基を表す。
XおよびYは各々独立に、硫黄原子、酸素原子、−NR−、−N=、または−CH=を表す。炭素原子−X間および炭素原子−Y間の点線は単結合または二重結合を表し、XおよびYを含む環は、置換基を有していてもよい5員環芳香族環を表す。(但し、Rは水素原子、アルキル基、芳香族炭化水素基、または−SO(Rは置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。)を表す。
【0013】
Zは置換基を有していても良い5〜6員環の、単環または縮合環からなる、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。
Bは電子供与性基を有する、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。)
〔2〕 一般式(I)におけるBが、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、および置換基を有していても良いアリールオキシ基から選ばれた、少なくとも1つの基を有する、芳香族炭化水素基または芳香族複素環である、前記〔1〕記載の化合物。
〔3〕 一般式(I)におけるBが、置換基を有していても良いアミノ基を有する、6員環の単環または縮合環からなる芳香族炭化水素基または芳香族複素環基であり、該アミノ基が−NRで表される、前記〔2〕記載の化合物。
〔但し、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族複素環基、または置換基を有していても良いアラルキル基を表す。
【0014】
およびRは互いに結合して環を形成していても良く、また各々独立に、−NRが結合している芳香族炭化水素環または芳香族複素環に結合し、該環に縮合する環を形成していてもよい。〕
〔4〕 一般式(I)におけるBが、置換基を有していても良いアルコキシ基および/または置換基を有していても良いアリールオキシ基を有する、6員環の単環または縮合環からなる芳香族炭化水素基または芳香族複素環基である、前記〔1〕乃至〔3〕のいずれかに記載の化合物。
〔5〕 一般式(I)におけるZが、置換基を有していても良いチオフェン環、置換基を有していても良いフラン環、置換基を有していても良いチアゾール環または置換基を有していても良いピロール環である前記〔1〕乃至〔4〕のいずれかに記載の化合物。
〔6〕 前記〔1〕乃至〔5〕のいずれかに記載の化合物からなる、発光色素。
〔7〕 前記〔1〕乃至〔5〕のいずれかに記載の化合物からなる、有機電界発光素子材料。
〔8〕 基板上に、陽極、有機層および陰極が順次積層されてなる有機電界発光素子において、該有機層に、前記〔1〕乃至〔5〕のいずれかに記載の、一般式(I)で表される化合物を含有する有機電界発光素子。
〔9〕 有機層の一つとして、電子輸送材料および/または正孔輸送材料をホスト材料とし、該ホスト材料に対して前記一般式(I)で表される化合物がドープされている層を有する、前記〔8〕記載の有機電界発光素子。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
まず本発明における化合物について説明する。本発明に係る化合物は前記一般式(I)で示される構造を有するものである。
一般式(I)において、Aで表される6員環の、単環または縮合環からなる、芳香族炭化水素残基としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ナフタセン環、等を形成するものが挙げられる。また芳香族複素環残基としては、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環等が挙げられる。
【0016】
以下に、Aの具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【0017】
【化5】
Figure 2004161892
【0018】
(なお、上記構造中では記載を省略したが、A部分には、後述するように各種置換基を有していてもよい。XおよびYは前記一般式(I)におけると同義である。)
中でも、Aとして好ましくは単環または2縮合環を形成するものであり、より好ましくはベンゼン環、ナフタレン環またはピリジン環を形成するものである。さらに好ましくはベンゼン環またはピリジン環を形成するものである。
【0019】
XおよびYは各々独立に、硫黄原子、酸素原子、−NR−、−N=、または−CH=を表す。炭素原子−X間および炭素原子−Y間の点線は単結合または二重結合を表し、XおよびYを含む環は、置換基を有していてもよい5員環芳香族環を表す。(但し、Rは水素原子、アルキル基、芳香族炭化水素基、または−SO(Rは置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。)を表す。
【0020】
として、好ましくは炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜5のアルキル基またはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基、炭素数1〜5のアルキル基またはハロゲン化アルキル基で置換されていてもよい5または6員環の単環または2〜3縮合環からなる芳香族複素環基等があげられる。
【0021】
XおよびYとして好ましくは、硫黄原子と−N=、酸素原子と−N=の組み合わせであり、さらに好ましくは、硫黄原子と−N=の組み合わせである。
Aで表される、6員環の単環または縮合環からなる、芳香族炭化水素残基または芳香族複素環残基は置換基を有していてもよい。
【0022】
前述した本発明化合物の分子内Push−Pull効果を損なわない限りAが有する置換基に特に制限はないが、例えばアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、シリル基、ヒドロキシ基、シアノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、アラルキル基またはハロゲン原子等が挙げられる。これらは、環AおよびX、Yを含む基全体の電子吸引性を大幅に損なわない範囲で、更に置換基を有していてもよい。
【0023】
アルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−エチルヘキシル基等の炭素数1〜8程度の直鎖もしくは分岐のアルキル基が挙げられる。これらのアルキル基は置換されていても良く、置換アルキル基の総炭素数は通常1〜15程度、好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは炭素数1〜4である。
【0024】
アルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜8の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基が挙げられる。これらのアルコキシ基は置換されていても良く、置換アルコキシ基の総炭素数は通常1〜15程度、好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは、炭素数1〜4である。
【0025】
アリールオキシ基としては、例えばフェノキシ基、ナフトキシ基等の炭素数6〜20のアリールオキシ基が挙げられる。これらのアリールオキシ基は置換されていても良く、置換アルコキシ基の総炭素数は通常6〜30程度、好ましくは6〜15であり、さらに好ましくは、炭素数6〜12である。
アルキルチオ基としては、例えばメチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基等の炭素数1〜8の直鎖もしくは分岐のアルキルチオ基が挙げられる。これらのアルキルチオ基は置換されていても良く、置換アルキルチオ基の総炭素数は通常1〜15程度、好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは、炭素数1〜4である。
【0026】
アリールチオ基としては、例えばフェニルチオ基、ナフチルチオ基等の炭素数6〜20のアリールチオ基が挙げられる。これらのアリールチオ基は置換されていても良く、置換アリールチオ基の総炭素数は通常6〜30程度、好ましくは6〜15であり、さらに好ましくは、炭素数6〜12である。
芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基(phenyl)、ナフチル基(naphthyl)、アンスリル基(anthryl)、フェナンスリル基(phenanthryl)、ピレニル基(pyrenyl)、フルオレニル基(fluorenyl)などの炭素数6〜20程度、好ましくは炭素数6〜15の芳香族炭化水素基が挙げられる。これらの芳香族炭化水素基は置換されていてもよく、置換芳香族炭化水素基の総炭素数は通常6〜30程度、好ましくは6〜20であり、さらに好ましくは炭素数6〜12である。
【0027】
芳香族複素環基としては、例えばチエニル基(thienyl)、フリル基(furyl)、ピリジル基(pyridyl)、カルバゾリル基(carbazolyl)、キノキサリニル基(quinoxalinyl)、イミダゾリル基(imidazolyl)、ピラジニル基(pyrazinyl)などの炭素数4〜20程度、好ましくは炭素数4〜15の芳香族複素環基が挙げられる。これらの芳香族複素環基は置換されていてもよく、置換芳香族複素環基の総炭素数は通常4〜30程度、好ましくは4〜20であり、さらに好ましくは炭素数5〜10である。
【0028】
アルコキシカルボニル基は−CO11で表される。ここでR11基は置換基を有していてもよいアルキル基であり、該アルキル基として、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−エチルヘキシル基等の炭素数1〜8程度の直鎖もしくは分岐のアルキル基が挙げられる。置換アルキル基部分の総炭素数は通常1〜15程度、好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは炭素数1〜4である。
【0029】
アリールオキシカルボニル基は−CO12で表される。ここでR12基は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であり、該芳香族炭化水素基として、例えばフェニル基などの炭素数6〜20程度の、単環もしくは縮合環の芳香族炭化水素基が挙げられる。置換芳香族炭化水素基の総炭素数は通常6〜30程度、好ましくは6〜20であり、さらに好ましくは炭素数6〜12である。
【0030】
シリル基は−SiR131415で表され、R13基、R14基およびR15基として、それぞれ例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−エチルヘキシル基等の炭素数1〜8程度の直鎖もしくは分岐のアルキル基が挙げられる。これらR13基、R14基およびR15基は置換されていても良く、置換アルキル基部分の総炭素数は、各々通常1〜15程度、好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは炭素数1〜4である。
【0031】
アシル基としては、例えばアセチル基(acetyl)、ピバロイル基(pivaloyl)、プロピオニル基(propionyl)、ベンゾイル基(benzoyl)、ナフトイル基(naphtoyl)など炭素数1〜20程度の直鎖もしくは分岐のアルキル基部分、あるいは、単環または縮合環からなる芳香族炭化水素基部分を有するものが挙げられる。
これらのアルキル基部分および芳香族炭化水素基部分は置換されていても良く、置換アルキル基部分の総炭素数は通常1〜15程度、好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは炭素数1〜4である。置換芳香族炭化水素基部分の総炭素数は通常6〜30程度、好ましくは6〜20であり、さらに好ましくは炭素数6〜15である。
【0032】
アシルオキシ基としては、例えばアセトキシ基(acetoxy)、ベンゾイルオキシ基(benzyloxy)等の炭素数2〜20のアシルオキシ基が挙げられる。これらのアシルオキシ基は置換されていても良く、置換アシルオキシ基の総炭素数は通常2〜30程度、好ましくは2〜15であり、さらに好ましくは、炭素数2〜12である。
【0033】
アシルアミノ基としては、例えばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等の炭素数2〜20のアシルアミノ基が挙げられる。これらのアシルアミノ基は置換されていても良く、置換アシルアミノ基の総炭素数は通常2〜30程度、好ましくは2〜15であり、さらに好ましくは、炭素数2〜12である。
カルバモイル基としては、例えばメチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等の炭素数2〜20のカルバモイル基が挙げられる。これらのカルバモイル基は置換されていても良く、置換カルバモイル基の総炭素数は通常2〜30程度、好ましくは2〜15であり、さらに好ましくは、炭素数2〜12である。
【0034】
アルコキシカルボニルアミノ基としては、アミノ基の少なくとも一方の水素原子が、アルコキシカルボニル基として前記した基であるようなアミノ基が挙げられる。アルコキシカルボニル基部分は、炭素数1〜8程度の直鎖もしくは分岐のアルキル基部分を有しており、該アルキル基部分はさらに置換されていてもよい。置換アルキル基部分の総炭素数は通常1〜15程度、好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは炭素数1〜4である。
【0035】
アリールオキシカルボニルアミノ基としては、アミノ基の少なくとも一方の水素原子が、アリールオキシカルボニル基として前記した基であるようなアミノ基が挙げられる。アリールオキシカルボニル基部分は、炭素数6〜20程度の、単環もしくは縮合環の芳香族炭化水素基部分を有しており、該芳香族炭化水素基部分はさらに置換されていてもよい。置換芳香族炭化水素基部分の総炭素数は通常6〜30程度、好ましくは6〜20であり、さらに好ましくは炭素数6〜12である。
【0036】
アラルキル基としては、例えばベンジル基(benzyl)、フェネチル基(phenethyl)、ジフェニルメチル基(diphenylmethyl)などの炭素数7〜20のアラルキル基が挙げられ、好ましくは7〜12のアラルキル基である。
これらのアラルキル基は置換されていても良く、置換アラルキル基の総炭素数は通常7〜30程度、好ましくは7〜15である。
【0037】
また、ハロゲン原子としては、具体的には塩素原子、臭素原子、フッ素原子およびヨウ素原子が挙げられる。
前述のように、これらアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アルコキシカルボニル基におけるR11、アリールオキシカルボニル基におけるR12、シリル基におけるR13、R14およびR15、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基およびアラルキル基は、いずれもさらに置換されていてもよい。
【0038】
該置換基としては、例えばアルキル基、アラルキル基、ヒドロキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、シリル基、アシル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、ハロゲン原子等が挙げられ、各基の具体例としては、Aが有しうる基として前述した基等が挙げられる。
【0039】
一般式(I)におけるAが有しうる基として、好ましくはアルキル基、アルコキシカルボニル基およびアリールオキシカルボニル基、シアノ基が挙げられ、中でも炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシカルボニル基、または炭素数6〜12のアリールオキシカルボニル基がより好ましい。
Zは置換基を有していても良い、5員環〜6員環の、単環または縮合環からなる、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。具体的には、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環などの芳香族炭化水素環、あるいはフラン環、チオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、フラザン環、イソチアゾール環、チアゾール環、ピラン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、テトラジン環、オキサジン環、チアジン環、チオナフテン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、インドール環、イソインドール環、インドリジン環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾトリアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、プリン環、ベンゾピラン環、キノリン環、イソキノリン環、キノリジン環、シンノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、プテリジン環などの芳香族複素環が挙げられ、これらはいずれも置換基を有していてもよい。
【0040】
好ましくは芳香族複素環であり、中でも、Zが員数5の芳香族複素環を含む単環または縮合環であり、該5員環にAおよびBが結合している場合が好ましい。特に好ましくは、Zが置換基を有していてもよいチオフェン環、置換基を有していてもよいフラン環、置換基を有していても良いチアゾール環または置換基を有していてもよいピロール環の場合である。
【0041】
上記芳香族炭化水素基および芳香族複素環基が有しうる置換基としては、例えば、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アシル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。また該置換基同士が結合して、上記芳香族炭化水素基または芳香族複素環基に縮合する、非芳香族性の環を形成していてもよい。
【0042】
上記各置換基および各環は、更に置換されていてもよく、該置換基としては、特に制限は無いが、例えば前述のAが有することの出来る置換基として記述したものと同様の官能基が挙げられる。
一般式(I)におけるB基は、電子供与性基を少なくとも1つ有し、単環または縮合環からなる、芳香族炭化水素基あるいは芳香族複素環基を表す。該環として、中でも好ましくは、6員環の単環または縮合環からなる、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。
【0043】
具体的には、該芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル基、フルオレニル基などの炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、より好ましくは炭素数6〜14の芳香族炭化水素基が挙げられ、特に好ましくはフェニル基あるいはナフチル基である。
該芳香族複素環基としては、例えば、ピロール環、フラン環、チオフェン環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、オキサゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピペリジン環など炭素数5〜30の芳香族複素環基、より好ましくは炭素数5〜14の芳香族複素環基が挙げられ、特に好ましくはピリジン環あるいはキノリン環である。
【0044】
B基において、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基は、分子内の電子のpush−pull効果を充分に発揮させるために、少なくとも1つの電子供与性の基を有する。具体的には、B基における芳香族炭化水素基または芳香族複素環基は、置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基および置換基を有していても良いアリールオキシ基から選択された、少なくとも1つの基を有することが好ましい。
【0045】
前記アミノ基、アルコキシ基およびアリールオキシ基は、該芳香族炭化水素基または該芳香族複素環基に2個以上有していてもよく、複数個有する場合には、同じ基であっても異なる基であってもよい。
B基における「置換基を有していても良いアミノ基」として、好ましくは、例えば−NRで表されるアミノ基が挙げられる。RおよびRはそれぞれ独立に水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族複素環基、または置換基を有していても良いアラルキル基を表す。
【0046】
およびRは互いに結合して環を形成していても良く、また各々独立に、−NRが結合している芳香族炭化水素環または芳香族複素環に結合し、該環に縮合する環を形成していてもよい。
またはRが置換基を有していてもよいアルキル基の場合、これらの具体例としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、2−エチルヘキシル基等の炭素数1〜8程度の直鎖もしくは分岐のアルキル基が挙げられる。これらのアルキル基は置換されていても良く、置換アルキル基の総炭素数は通常1〜15程度、好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは炭素数1〜4である。
【0047】
置換基を有していても良い芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基(phenyl)、ナフチル基(naphthyl)、アンスリル基(anthryl)、フェナンスリル基(phenanthryl)、ピレニル基(pyrenyl)、フルオレニル基(fluorenyl)、などの炭素数6〜20程度の芳香族炭化水素基が挙げられ、好ましくは炭素数6〜15の芳香族炭化水素基である。
【0048】
これらの芳香族炭化水素基は置換されていても良く、置換芳香族炭化水素基の総炭素数は6〜30、好ましくは6〜20である。
置換基を有していても良い芳香族複素環としては、例えば、チエニル基(thienyl)、フリル基(furyl)、ピリジル基(pyridyl)、カルバゾリル基(carbazolyl)、キノキサリニル基(quinoxalinyl)、イミダゾリル基(imidazolyl)、ピラジニル基(pyrazinyl)などの炭素数4〜20程度の複素環が挙げられ、好ましくは炭素数4〜12の複素環である。
【0049】
これらの芳香族複素環は置換されていても良く、置換複素環基の総炭素数は4〜30、好ましくは4〜12である。
前記置換基を有していても良いアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ジフェニルメチル基などの炭素数7〜30程度のアラルキル基が挙げられ、好ましくは7〜15のアラルキル基である。
【0050】
これらのアラルキル基は置換されていても良く、置換アラルキル基の総炭素数は7〜30、好ましくは7〜15である。
これらアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基およびアラルキル基が有しうる置換基としては、Aが有しうる置換基として前述した基などが挙げられ、これらの具体例および炭素数等も前述の通りである。
【0051】
―NRとしては、RおよびRの少なくとも一方が芳香族基である場合、およびRとRが結合して環を形成している場合が好ましい。さらに好ましくは、RおよびRがいずれも芳香族炭化水素基であるか、該炭化水素基同士が結合して環を形成している場合である。該炭化水素基同士が結合して環を形成している場合では、−NR全体でカルバゾリル基を形成している場合が特に好ましい。
【0052】
Bが、置換基を有していても良いアルコキシ基を含む場合、該アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜8のアルコキシ基が挙げられる。
これらのアルコキシ基は置換されていても良く、置換基としては、Aが有しうる基を置換しうる基がいずれも挙げられる。置換アルコキシ基の総炭素数は1〜15、好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは、炭素数1〜4である。
【0053】
Bが、置換基を有していても良いアリールオキシ基を含む場合、該アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、ナフトキシ基等の炭素数6〜30のアリールオキシ基が挙げられる。
これらのアリールオキシ基は置換されていても良く、置換基としては、Aが有しうる基を置換しうる基がいずれも挙げられる。置換アリールオキシ基の総炭素数は6〜30、好ましくは6〜20であり、さらに好ましくは、炭素数6〜15である。
【0054】
さらに、Bにおける芳香族炭化水素基または芳香族複素環基は、前記アミノ基、アルコキシ基およびアリールオキシ基以外に、本発明の化合物の特性を損なわない限り、任意の置換基を有していてもよい。好ましくは、アルキル基(好ましくはメチル基、エチル基、i−プロピル基、t−ブチル基等の炭素数1〜5程度の直鎖もしくは分岐のアルキル基)、アルキルチオ基(好ましくはメチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基等の炭素数1〜8の直鎖もしくは分岐のアルキルチオ基)、またはアリールチオ基(好ましくはフェニルチオ基、ナフチルチオ基等の炭素数6〜20のアリールチオ基)が挙げられる。
【0055】
前述したように、Bが−NRで表されるアミノ基を有する場合、RおよびRは互いに結合して環を形成していても良く、また−NRが結合している、6員環の単環または縮合環からなる、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基の炭素原子と結合し、これに縮合する環を形成してもよい。
その場合、Bがベンゼン環であるか、または該ベンゼン環に他の芳香族環が縮合してなる環であり、該ベンゼン環部分にて連結基Zおよび−NRに結合しており、Zに対してベンゼン環のp−位に結合した−NRが、該ベンゼン環と結合して環を形成するケースが最も好ましい。
【0056】
以下に、このような環形成基の具体例を挙げるが、これらに限定されるものではない。
【0057】
【化6】
Figure 2004161892
【0058】
(上記構造式には殆ど置換基を記していないが、置換可能な部位はそれぞれ置換基を有していてもよく、該置換基としては、各々独立に前述のZの置換基として述べたものと同様の基が挙げられ、さらにこれら置換基は互いに結合して環を形成してもよい。)
あるいは、ベンゼン環のo−位置換および/またはm−位に置換した−NRにおいて、RおよびRが互いに結合して環を形成していても良く、また、Rおよび/またはRが該ベンゼン環と結合して環を形成していても良い。このような例としては下記のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0059】
【化7】
Figure 2004161892
【0060】
(上記構造式には殆ど置換基を記していないが、置換可能な部位はそれぞれ置換基を有していてもよく、該置換基としては、各々独立に前述のZの置換基として述べたものと同様の基が挙げられ、更にこれら置換基は互いに結合して環を形成してもよい。)
Bが、置換基を有していてもよいベンゼン環または該ベンゼン環に他の芳香族環が縮合してなる環に、前記アミノ基、アルコキシ基またはアリールオキシ基が結合したものである場合、該アミノ基、アルコキシ基またはアリールオキシ基のうち少なくとも1つの基を、Zに対してm−位またはp−位に有することが好ましい。
【0061】
本発明化合物の代表例を表−1に示すが、本発明化合物はこれらに限定されるものではない。
【0062】
【表1】
Figure 2004161892
【0063】
【表2】
Figure 2004161892
【0064】
一般式(I)で表される化合物は、後述するように、例えば有機電界発光素子における有機層形成時には真空蒸着法を使用することが多い点を考慮すると、それほど高分子量でない方が好ましい。具体的には、総分子量は3000以下程度が好ましく、さらに好ましくは300〜1500程度である。
本発明における一般式(I)で表わされる化合物は、公知の方法により製造することができる。
【0065】
例えば、2−チオフェンボロン酸とN,N’−ジアルキル−4−ブロモアニリンとのSuzuki反応と、これに続くホルミル化により前駆体を得た後、α―アミノチオフェノールとの縮合反応により合成する方法や、2−ブロモチオフェン−5−カルボキシアルデヒドとα−アミノチオフェノールとの縮合反応と、これに続くN,N’−ジアリールアニリン−4−トリブチルスズとのstille反応により合成する方法など、種々の方法が採用される。
【0066】
本発明に係る前記一般式(I)で表される化合物は、高効率で発光し、堅牢性の優れるため、発光色素として樹脂、染料、インクなどの種々の材料の着色、および有機電界発光素子等の電子機器分野に好適に使用される。
また前記一般式(I)で表される化合物を用いることにより、高発光効率で高堅牢性を有する有機電界発光素子が得られるため、有機電界発光素子材料として好適である。
【0067】
次に、一般式(I)で示される化合物を用いた、本発明の有機電界発光素子について説明する。
本発明の有機電界発光素子は対向する陽極と陰極の間に有機層を有し、該有機層が一般式(I)の化合物を含有することを特徴とする。
かかる有機層としては特に限定はされないが、後述するごとく、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等が挙げられる。尚、本発明における「有機層」とは、陽極と陰極の間に位置する、実質的に有機物からなる層を意味し、これらの層は本発明の性能を損なわない範囲で無機物を含んでも良い。
【0068】
上述した、一般式(I)で表される化合物の有用性から、有機層の中でも発光層に含まれている場合が好ましい。
本発明における有機電界発光素子の層構成としては、例えば以下の例が挙げられる。
基板/陽極/発光層/陰極
基板/陽極/陽極バッファー層/発光層/陰極
基板/陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
基板/陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/陰極
基板/陽極/発光層/電子輸送層/陰極
基板/陽極/陽極バッファー層/発光層/電子輸送層/陰極
基板/陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
基板/陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
基板/陽極/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
基板/陽極/陽極バッファー層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
基板/陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
基板/陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
これら有機電界発光素子構造中の各有機層は、単層であっても、または2層以上の積層構造であっても良い。
【0069】
本発明に係る前記一般式(I)で表される化合物は、有機電界発光素子における有機層のうち、いずれの層に含有されていても良い。例えば、前記一般式(I)において、Bが−NRで置換された芳香族基であり、該RとRが結合し、−NRが全体としてカルバゾリル基を形成している場合、カルバゾリル基に含まれる平面性を帯びた窒素原子の作用により、短波長での発光とともに、電子輸送性が期待でき、後述する発光層のホスト材料や、発光層−陰極間に設ける電子輸送性の層の材料できると考えられる。また、Bがアリールオキシ基で置換された芳香族基である場合にも、発光層のホスト材料として有効であると考えられる。このように、一般式(I)における各可変基を適宜調整することにより、有機電界発光素子の各層に適した材料とすることが可能である。
【0070】
以下、該化合物を発光層に含む場合を例に、本発明の有機電界発光素子について、図面を参照して説明する。
図2は、本発明の有機電界発光素子の、基本的な実施形態の一つを示す模式的な断面図であり、1は基板、2は陽極、4は正孔輸送層、5は発光層、6は電子輸送層、7は陰極を各々表す。
【0071】
基板1は有機電界発光素子の支持体となるものであり、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシートなどが用いられる。特にガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂の板が好ましい。合成樹脂基板を使用する場合にはガスバリヤ性に留意する必要がある。基板のガスバリヤ性が小さすぎると、基板を通過した外気により有機電界発光素子が劣化する虞がある。このため、合成樹脂基板の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリヤ性を確保してもよい。
【0072】
基板1上には陽極2が設けられるが、陽極2は正孔輸送層4への正孔注入の役割を果たすものである。この陽極は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジウムおよび/またはスズの酸化物などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロゲン化金属、カーボンブラック、あるいは、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などにより構成される。陽極2の形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法などにより行われることが多い。また、銀などの金属微粒子、ヨウ化銅などの微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末などの場合には、適当なバインダー樹脂溶液に分散し、基板1上に塗布することにより陽極2を形成することもできる。さらに、導電性高分子の場合は電解重合により直接基板1上に薄膜を形成したり、基板1上に導電性高分子を塗布して陽極2を形成することもできる(Appl. Phys. Lett., 60巻,2711頁,1992年)。
【0073】
陽極2は異なる2種類以上の物質からなる層を積層して、形成することも可能である。
陽極2の厚みは、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常60%以上、好ましくは80%以上とすることが望ましく、この場合、厚みの下限は通常5nm、好ましくは10nm程度であり、上限は通常1000nm、好ましくは500nm程度である。不透明でよい場合は陽極2の厚みは基板1と同程度でもよい。また、さらには上記の陽極2の上に異なる導電材料を積層することも可能である。
【0074】
図2に示す素子において、陽極2の上には正孔輸送層4が設けられる。
正孔輸送層4に用いられる正孔輸送材料に要求される条件としては、陽極からの正孔注入効率が高く、かつ、注入された正孔を効率よく輸送することができる材料であることが必要である。そのためには、イオン化ポテンシャルが小さく、可視光の光に対して透明性が高く、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくいことが要求される。また、発光層の発光を消光するような物質を含まないことが必要とされる。上記の一般的要求以外に、車載表示用の応用を考えた場合、素子にはさらに耐熱性が要求される。従って、Tgとして70℃以上の値を有する材料が望ましい。
【0075】
このような正孔輸送材料としては、例えば、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニルで代表される2個以上の3級アミンを含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジアミン(特開平5−234681号公報)、4,4’,4”−トリス(1−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミン化合物(J. Lumin., 72−74巻、985頁、1997年)、トリフェニルアミンの四量体から成る芳香族アミン化合物(Chem. Commun., 2175頁、1996年)、トリフェニルベンゼンの誘導体でスターバースト構造を有する芳香族トリアミン(米国特許第4,923,774号)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)ビフェニル−4,4’−ジアミン等、ピレニル基に芳香族ジアミノ基が複数個置換した化合物、スチリル構造を有する芳香族ジアミン(特開平4−290851号公報)、チオフェン基で芳香族3級アミンユニットを連結したもの(特開平4−304466号公報)、スターバースト型芳香族トリアミン(特開平4−308688号公報)、フルオレン基で3級アミンを連結したもの(特開平5−25473号公報)、トリアミン化合物(特開平5−239455号公報)、ビスジピリジルアミノビフェニル、N,N,N−トリフェニルアミン誘導体(特開平6−1972号公報)、フェノキサジン構造を有する芳香族ジアミン(特開平7−138562号公報)、ジアミノフェニルフェナントリジン誘導体(特開平7−252474号公報)、シラザン化合物(米国特許第4,950,950号公報)、シラナミン誘導体(特開平6−49079号公報)、ホスファミン誘導体(特開平6−25659号公報)、2,2’,7,7’−テトラキス−(ジフェニルアミノ)−9,9’−スピロビフルオレン等のスピロ化合物(Synth. Metals, 91巻、209頁、1997年)等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いてもよいし、必要に応じて、各々、混合して用いてもよい。
【0076】
上記の化合物以外に、正孔輸送層4の材料として、ポリビニルカルバゾールやポリシラン(Appl. Phys. Lett. ,59巻,2760頁,1991年)、ポリフォスファゼン(特開平5−310949号公報)、ポリアミド(特開平5−310949号公報)、ポリビニルトリフェニルアミン(特開平7−53953号公報)、トリフェニルアミン骨格を有する高分子(特開平4−133065号公報)、トリフェニルアミン単位をメチレン基等で連結した高分子(Synthetic Metals,55−57 巻,4163頁,1993年)、芳香族アミンを含有するポリメタクリレート(J. Polym. Sci., Polym. Chem.Ed. ,21巻,969 頁,1983年)等の高分子材料が挙げられる。
【0077】
上記の正孔輸送材料を、塗布法あるいは真空蒸着法により前記陽極2上に積層することにより正孔輸送層4を形成する。
塗布法の場合は、例えば正孔輸送材料を1種または2種以上と、必要により正孔のトラップにならないバインダー樹脂や塗布性改良剤などの添加剤とを添加し、溶解して塗布溶液を調製し、スプレー法、印刷法、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法などの通常のコーティング法や、インクジェット法等により陽極2上に塗布し、乾燥して正孔輸送層4を薄膜形成する。バインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が多いと正孔移動度を低下させるので、少ない方が望ましく、50重量%以下が好ましい。
【0078】
または、フィルム、基板、ロール等の媒体に、前述の薄膜形成方法によってあらかじめ薄膜を形成しておき、媒体上の薄膜を熱転写または圧力転写することにより薄膜形成することも出来る。
真空蒸着法の場合には、正孔輸送材料を真空容器内に設置されたるつぼに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10−4Pa程度にまで排気した後、るつぼを加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、るつぼと向き合って置かれた、陽極が形成された基板1上に正孔輸送層4を形成させる。
【0079】
正孔輸送層4の膜厚の下限は、通常1nm、好ましくは5nm程度であり、上限は通常300nm、好ましくは100nm程度である。この様に薄い膜を一様に形成するためには、一般に真空蒸着法がよく用いられる。
発光層5は、前記一般式(I)で表される化合物を含有するが、実質的に該化合物のみからなる層であってもよいし、該化合物をホスト材料とし、これに対して各種発光色素をドープすることにより形成される層であってもよく、更に前述の正孔輸送層4または後述の電子輸送層7の材料として挙げた各種電荷輸送性材料、或いは公知の電荷輸送性材料から選択した材料をホスト材料とし、このホスト材料に対して、前記一般式(I)で表される化合物をドープすることにより形成された層であってもよい。一般的には、前記一般式(I)で表される化合物を、ホスト材料に対してドープすることにより形成される。
【0080】
ホスト材料としては、正孔輸送層4または電子輸送層7の材料と同一の材料を使用しても良く、両層のいずれとも異なる材料を使用しても良い。また、発光層5中のホスト材料は1種類でもよいが、複数種併用しても良い。さらに、該ホスト材料は、低分子材料・高分子材料のいずれであってもよく、両者を併用してもよい。なお、高分子材料を使用する場合は、例えば正孔輸送層4材料の例として挙げたような、正孔輸送性の高分子材料と、発光層には、さらに電子輸送性化合物を含有していても良い。前記一般式(I)で表される化合物は、発光層5中に1種類のみ含まれていてもよく、複数種含まれていてもよい。
【0081】
また、前記一般式(I)で表される化合物は2種類以上の複数を併用してもかまわないし、他の蛍光色素などを併用しても良い。この場合、前記一般式(I)で表される化合物をホスト材料として他の蛍光色素をドーパントとして使用することもできるし、前記一般式(I)で表される化合物を、特開2000−164362号公報に記載されている様に、他のドーパントの発光を助ける励起エネルギー移動用のドーパントとして用いることもできる。併用しても良い他の蛍光色素としては、例えば、ペリレン系化合物誘導体、ピレン系化合物誘導体、アントラセン系化合物誘導体、クマリン系化合物誘導体、キナクリドン系化合物誘導体、ナフタル酸系化合物誘導体等が挙げられる。
【0082】
前記一般式(I)で表される化合物がドープされる領域は、発光層5の、層全体であってもその一部分であってもよく、各層の膜厚方向において均一にドープされても、膜厚方向において濃度分布があっても構わない。なお、前記一般式(I)で表される化合物のドープされる量は、ホスト材料に対して10−3重量%以上が好ましく、0.1重量%以上であればなお好ましい。また20重量%以下が好ましく、10重量%以下であればより好ましい。
【0083】
前記一般式(I)で表される化合物の発光層へのドープは、前述した正孔輸送層4または後述する電子輸送層6の形成方法と同様に、塗布法あるいは真空蒸着法などにて行われる該層形成時に行われる。
塗布法の場合は、例えば電子輸送材料と、前記一般式(I)で表される化合物、さらに必要により、電子のトラップや発光の消光剤とならないバインダー樹脂や、レベリング剤等の塗布性改良剤などの添加剤を添加し溶解した塗布溶液を調整し、スプレー法、印刷法、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法などの通常のコーティング法や、インクジェット法等により正孔輸送層4上に塗布し、乾燥して発光層5を薄膜形成することが出きる。また、前記一般式(I)で表される化合物と、前記正孔輸送性高分子材料と、電子輸送材料を1種または2種以上と、必要により電子のトラップにならないバインダー樹脂や塗布性改良剤などの添加剤とを添加し、溶解して塗布溶液を調製し、同様に発光層を形成することもできる。バインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が多いと正孔/電子移動度を低下させるので、少ない方が望ましく、50重量%以下が好ましい。または、フィルム、基板、ロール等の媒体に、前述の薄膜形成方法によってあらかじめ薄膜を形成しておき、媒体上の薄膜を熱転写または圧力転写することにより薄膜形成することも出来る。
【0084】
真空蒸着法の場合には、例えば、ホスト材料となる電子輸送材料を真空容器内に設置されたるつぼに入れ、前記一般式(I)で表される化合物を別のるつぼに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10−4Pa程度にまで排気した後、各々のるつぼを同時に加熱して蒸発させ、るつぼと向き合って置かれた基板上に層を形成する。また、他の方法として、上記の材料を予め所定比で混合し、同一のるつぼを用いて蒸発させてもよい。正孔輸送材料にドープする場合も同様に行う。
【0085】
これらの層形成方法のうち、通常は真空蒸着法が用いられる。
発光層5の膜厚の下限は、通常1nm、好ましくは5nm程度であり、上限は通常300nm、好ましくは100nm程度である。
図2に示す構造の有機電界発光素子において、発光層5の上には電子輸送層6が設けられる。
【0086】
電子輸送層6に用いられる電子輸送性材料としては、陰極7からの電子注入効率が高く、かつ、注入された電子を効率よく正孔輸送層4の方向へ輸送することができることが必要である。そのためには、電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れトラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくい化合物であることが要求される。
【0087】
このような条件を満たす材料としては、テトラフェニルブタジエンなどの芳香族化合物(特開昭57−51781号公報)、8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体(特開昭59−194393号公報)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリンの金属錯体(特開平6−322362号公報)、混合配位子アルミニウムキレート錯体(特開平5−198377号公報、特開平5−198378号公報、特開平5−214332号公報、特開平6−172751号公報)、シクロペンタジエン誘導体(特開平2−289675号公報)、ペリノン誘導体(特開平2−289676号公報)、オキサジアゾール誘導体(特開平2−216791号公報)、ビススチリルベンゼン誘導体(特開平1−245087号公報、同2−222484号公報)、ペリレン誘導体(特開平2−189890号公報、特開平3−791号公報)、クマリン化合物(特開平2−191694号公報、特開平3−792号公報)、希土類錯体(特開平1−256584号公報)、ジスチリルピラジン誘導体(特開平2−252793号公報)、p−フェニレン化合物(特開平3−33183号公報)、チアジアゾロピリジン誘導体(特開平3−37292号公報)、ピロロピリジン誘導体(特開平3−37293号公報)、ナフチリジン誘導体(特開平3−203982号公報)、ビススチリルアリーレン誘導体(特開平2−247278号公報)、(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾールの金属錯体(特開平8−315983号公報)、シロール誘導体(日本化学会第70春季年会, 2D1 02および2D1 03, 1996年)等が挙げられる。
【0088】
電子輸送層6の膜厚は、通常下限は1nm、好ましくは5nm程度であり、上限は通常300nm、好ましくは100nm程度である。
電子輸送層も正孔輸送層と同様の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用いられる。
陰極7は、有機層(図2に示す素子の場合、直接には電子輸送層6)に電子を注入する役割を果たす。陰極7として用いられる材料は、前記陽極2に使用される材料から選択することが可能であるが、効率よく電子注入を行うには、仕事関数の低い金属が好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の適当な金属またはそれらの合金が用いられる。具体例としては、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−リチウム合金等の低仕事関数合金電極が挙げられる。
【0089】
さらに、陰極の有機層側の界面にLiF、MgF、LiO等の極薄絶縁膜(0.1〜5nm)を設けることも、素子の発光効率向上に有効である(Appl. Phys. Lett., 70巻,152頁,1997年;特開平10−74586号公報;IEEE Trans. Electron. Devices,44巻,1245頁,1997年)。
陰極7の膜厚は通常、陽極2と同様である。低仕事関数金属から成る陰極を保護する目的で、この上にさらに、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層することは素子の安定性を増すため好ましい。この目的のために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が使われる。
【0090】
図2の構成の素子では、正孔輸送層4は陽極2から正孔を受け取る(正孔注入)機能と、受け取った正孔を発光層5へ運ぶ(正孔輸送)機能を果たしており、電子輸送層6は、陰極7から電子を受け取る(電子注入)機能と、受け取った電子を発光層5へ運ぶ(電子輸送)機能を果たしている。
しかし本発明の素子の、さらなる発光特性や駆動安定性の向上のために、例えば陰極の陽極側の界面に接する層として、電子輸送層6と陰極7の間に電子注入層を設けたり、図3に示すように、陽極2と正孔輸送層4の間に陽極バッファー層3を設けるなど、機能毎に層を分ける構造、すなわち機能分離型の素子にすることも可能である。
【0091】
陰極の陽極側の界面に接する層として設けられる電子注入層に用いられる材料には、陰極からの電子注入が容易で、電子の輸送能力がさらに大きいことが要求される。この様な電子注入材料としては、既に電子輸送材料として挙げた8−ヒドロキシキノリンのアルミ錯体、オキサジアゾール誘導体(Appl. Phys. Lett., 55巻, 1489頁, 1989年他)やそれらをポリメタクリル酸メチル(PMMA)などの樹脂に分散した系(Appl. Phys. Lett., 61巻, 2793頁, 1992年)、フェナントロリン誘導体(特開平5−331459号公報)、2−t−ブチル9,10−N,N’−ジシアノアントラキノンジイミン(Phys. Stat. Sol. (a), 142巻, 489頁, 1994年)、n型水素化非晶質炭化シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレン化亜鉛などが挙げられる。
【0092】
電子注入層の膜厚の下限は、通常1nm、好ましくは5nm程度であり、上限は通常200nm、好ましくは100nm程度である。
さらに、正孔注入の効率を向上させ、かつ、有機層全体の陽極への付着力を改善させる目的で、正孔輸送層4と陽極2との間に陽極バッファー層3を挿入することも行われている(図3参照)。
【0093】
陽極バッファー層3を挿入することで、初期の素子の駆動電圧が下がると同時に、素子を定電流で連続駆動した時の電圧上昇も抑制される効果がある。陽極バッファー層に用いられる材料に要求される条件としては、陽極とのコンタクトがよく均一な薄膜が形成でき、熱的に安定、すなわち、融点およびガラス転移温度が高いことが挙げられ、融点としては 300℃以上、ガラス転移温度としては 100℃以上が好ましい。さらに、イオン化ポテンシャルが低く陽極からの正孔注入が容易なこと、正孔移動度が大きいことが挙げられる。
【0094】
この目的のために、これまでにポルフィリン誘導体やフタロシアニン化合物(特開昭63−295695号公報)、ヒドラゾン化合物、アルコキシ置換の芳香族ジアミン誘導体、p−(9−アントリル)−N,N’−ジ−p−トリルアニリン、ポリチエニレンビニレンやポリ−p−フェニレンビニレン、ポリアニリン(Appl. Phys. Lett., 64巻、1245頁,1994年)、ポリチオフェン(Optical Materials, 9巻、125頁、1998年)、スターバスト型芳香族トリアミン(特開平4−308688号公報)等の有機化合物や、スパッタ・カーボン膜(Synth. Met., 91巻、73頁、1997年)や、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、モリブデン酸化物等の金属酸化物(J.Phys. D, 29巻、2750頁、1996年)が報告されている。
【0095】
また、正孔注入・輸送性の低分子有機化合物と電子受容性化合物を含有する層(特開平11−251067号公報、特開2000−159221号公報等に記載)や、芳香族アミノ基等を含有する非共役系高分子化合物に、必要に応じて電子受容性化合物をドープしてなる層(特開平11−135262号公報、特開平11−283750号公報、特開2000−36390号公報、特開2000−150168号公報、特開平2001−223084号公報、およびWO97/33193号公報など)、またはポリチオフェン等の導電性ポリマーを含む層(特開平10−92584号公報)なども挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0096】
上記陽極バッファー層材料としては、低分子・高分子いずれの化合物を用いることも可能である。
低分子化合物のうち、よく使用されるものとしては、ポルフィン化合物またはフタロシアニン化合物が挙げられる。これらの化合物は中心金属を有していてもよいし、無金属のものでもよい。これらの化合物の好ましい例としては、以下の化合物が挙げられる:
ポルフィン
5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン
5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィンコバルト(II)
5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン銅(II)
5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィン亜鉛(II)
5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−ポルフィンバナジウム(IV)オキシド
5,10,15,20−テトラ(4−ピリジル)−21H,23H−ポルフィン
29H,31H−フタロシアニン
銅(II)フタロシアニン
亜鉛(II)フタロシアニン
チタンフタロシアニンオキシド
マグネシウムフタロシアニン
鉛フタロシアニン
銅(II)4,4’4’’,4’’’−テトラアザ−29H,31H−フタロシアニン
陽極バッファー層の場合も、低分子化合物の場合は、前述の正孔輸送層と同様にして薄膜形成可能であるが、無機物の場合には、さらに、スパッタ法や電子ビーム蒸着法、プラズマCVD法が用いられる。
【0097】
以上の様にして、低分子化合物を用いて形成される陽極バッファー層3の膜厚の下限は、通常3nm、好ましくは10nm程度であり、上限は通常100nm、好ましくは50nm程度である。
高分子化合物を用いる場合は、例えば、前記高分子化合物や電子受容性化合物、さらに必要により、正孔のトラップとならない、バインダー樹脂やレベリング剤等の塗布性改良剤などの添加剤を添加し溶解した塗布溶液を調整し、スプレー法、印刷法、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法などの通常のコーティング法や、インクジェット法等により陽極2上に塗布し、乾燥することにより陽極バッファー層3を薄膜形成することができる。
【0098】
バインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は該層中の含有量が多いと正孔移動度を低下させる虞があるので、少ない方が望ましく、50重量%以下が好ましい。
また、フィルム、支持基板、ロール等の媒体に、前述の薄膜形成方法によってあらかじめ薄膜を形成しておき、媒体上の薄膜を、陽極2上に熱転写または圧力転写することにより、薄膜形成することも出来る。
【0099】
以上の様にして、高分子化合物を用いて形成される陽極バッファー層3の、膜厚の下限は通常5nm、好ましくは10nm程度であり、上限は通常1000nm、好ましくは500nm程度である。
また、発光層の陰極側界面に接して正孔阻止層を設けることにより、素子の発光効率をさらに向上させることが可能である。
【0100】
正孔阻止層は正孔輸送層から移動してくる正孔が陰極に到達するのを阻止する役割と、電子注入層から注入された電子を効率よく発光層の方向に輸送することができる化合物より形成される。また、発光層で再結合によって生成するエキシトンを発光層内に閉じこめるために、発光層材料よりは広いバンドギャップを有することが必要である。この場合のバンドギャップは、電気化学的に決定される酸化電位−還元電位の差、または、光吸収端から求められる。正孔阻止層は電荷キャリアとエキシトンの両方を発光層内に閉じこめて、発光効率を向上させる機能を有する。
【0101】
このような条件を満たす正孔阻止層材料としては、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(フェノラト)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(トリフェニルシラノラト)アルミニウム等の混合配位子錯体、ビス(2−メチル−8−キノラト)アルミニウム−μ−オキソ−ビス−(2−メチル−8−キノリラト)アルミニウム二核金属錯体等の金属錯体、ジスチリルビフェニル誘導体等のスチリル化合物(特開平11−242996)、3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール等のトリアゾール誘導体(特開平7−41759号公報)、バソクプロイン等のフェナントロリン誘導体(特開平10−79297号公報)が挙げられる。
【0102】
正孔阻止層の膜厚の下限は、通常0.1nm、好ましくは1nm程度であり、上限は通常300nm、好ましくは100nm程度である。
以上、図2に示す層構成の素子を中心に説明してきたが、本発明の有機電界発光素子は、少なくとも陽極、陰極、および両電極間に一般式(I)で表される化合物を含む発光層を有していればよく、具体的には図1に示したように、電子輸送層6を有さずに発光層5と陰極7が接していてもよい。
【0103】
また、本発明の有機電界発光素子の性能を損なわない限り、図3や上記説明にある層の他にも、陽極・陰極と発光層との間には、任意の層を有していてもよい。
尚、図1とは逆の構造、すなわち、基板1上に陰極7、発光層5、正孔輸送層4、陽極2の順に積層することも可能であり、既述したように少なくとも一方が透明性の高い2枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設けることも可能である。同様に、図2および図3に示した前記各層構成とは逆の構造に積層することも可能である。
【0104】
本発明は、有機電界発光素子が、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX−Yマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。
本発明の有機電界発光素子によれば、有機層に特定の構造を有する化合物を含むために、駆動電圧が低く、発光効率が高く、素子の安定性に優れた青ないし緑色の有機電界発光が得られる。
【0105】
【実施例】
以下に、本発明を実施例および試験例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。
(参考例1)
【0106】
【化8】
Figure 2004161892
【0107】
4,4‘−ジメチルトリフェニルアミン10gを塩化メチレン120mLに溶かし、その溶液を0℃まで冷却し、N−ブロモスクシンイミド6.5gをDMF30mLにとかし、塩化メチレン30mLで希釈した溶液を30分かけて滴下した。反応溶液をさらに30分、0℃で撹拌後、塩化メチレンで抽出した。有機層を1Nの塩酸水溶液で洗った後、さらに有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗った。この有機層を硫酸ナトリウムで乾燥後、溶液を濃縮した。得られた粗生成物を、シリカゲルカラムで精製し、目的物を定量的に得た。
(参考例2)
【0108】
【化9】
Figure 2004161892
【0109】
参考例1で得られたN,N’−ジトリル−4−ブロモアニリン12.9gを無水THF105mLと無水ヘキサン35mLの混合溶液に溶かした。反応溶液を−78℃に冷却し、1.58M nBuLiヘキサン溶液28mLを30分かけて滴下した。滴下後反応溶液を−78℃で1時間撹拌し、トリイソプロポキシボラン25mLを一気に加えた。反応溶液をさらに−78℃で1時間撹拌し、室温で2時間撹拌した。1N塩酸水溶液140mLを加え、室温で12時間撹拌した。反応溶液を炭酸ナトリウムで中和し、酢酸エチルで抽出した。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗った後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶液を濃縮し、目的物を白色固体として、収率86%で得た。
(参考例3)
【0110】
【化10】
Figure 2004161892
【0111】
5−ブロモチオフェン−2−カルボキシルアルデヒド5gと、参考例2で得られたホウ酸誘導体9.6gを、1,4−ジオキサン140mLとエタノール80mLに溶解させた。混合溶液に2M炭酸ナトリウム水溶液46mLとテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)1gを加えた後、6時間還流した。反応後、反応溶液を濃縮し、酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗った後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶液を濃縮し、粗生成物をシリカゲルカラムで精製し、目的物である中間体を91%収率で得た。
(実施例1)
【0112】
【化11】
Figure 2004161892
【0113】
参考例3で得られたアルデヒド誘導体1.4gと2−アミノチオフェノール0.48mLを酢酸25mL中、50℃で6時間撹拌した。反応後、ヘキサン25mLを加え、生成する沈殿をろ取した。この粗生成物のケーキをクロロホルムに溶かし、有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗った後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶液を濃縮後、シリカゲルカラムで精製し、目的化合物である例示化合物(No.(3))を87%収率で得た。
【0114】
以下に、得られた化合物のH−NMR(CDCl,δ)、質量分析、吸収スペクトルおよび蛍光スペクトルの測定結果を示す。
H−NMR(CDCl,δ):
2.34(s,6H), 6.98−7.14(m,12H), 7.21(d,1H), 7.32−7.52(m,4H), 7.58(d,1H), 7.84(d,1H), 8.02(d,1H)
EI MS(M+1) 489
吸収スペクトル:lmax 418 nm (溶媒:クロロホルム)
蛍光スペクトル:lmax 525 nm (励起波長418nm、溶媒:クロロホルム)
(参考例4)
【0115】
【化12】
Figure 2004161892
【0116】
参考例2のホウ酸誘導体の代わりに、上式ホウ酸誘導体を使用した他は、参考例3と同様に上式の反応を行い、目的中間体を得た。
(実施例2)
【0117】
【化13】
Figure 2004161892
【0118】
参考例4で得られた上記ホルミル体1.5gを用いた他は、実施例1と同様に、上式の反応を行った。カラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物である例示化合物(No.(1))を90%収率で得た。
以下に、得られた化合物のH−NMR(CDCl,δ)、質量分析、吸収スペクトルおよび蛍光スペクトルの測定結果を示す。
H−NMR(CDCl,δ):
1.20(t,6H), 3.41(q,4H), 6.79(d,2H), 7.17(d,1H), 7.30−7.59(m,5H), 7.83(d,1H), 8.01(d,1H)
EI MS(M+1) 465
吸収スペクトル:lmax 420 nm (溶媒:クロロホルム)
蛍光スペクトル:lmax 508 nm (励起波長420nm、溶媒:クロロホルム)
(参考例5)
【0119】
【化14】
Figure 2004161892
【0120】
2−ブロモ−3−メチルチオフェン1.5gと、上式のホウ酸誘導体(参考例2に準じて合成した)3gを、1,4−ジオキサン50mLとエタノール20mLに溶解させた。混合溶液に2M炭酸ナトリウム水溶液16mLとテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.66gを加えた後、10時間還流した。反応後、反応溶液を濃縮し、酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗った後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶液を濃縮し、粗生成物をシリカゲルカラムで精製し、目的物である中間体を定量的に得た。
(参考例6)
【0121】
【化15】
Figure 2004161892
【0122】
参考例5で得られた上記ホルミル体2.9gを無水THF45mLと無水ヘキサン10mLの混合溶液に溶解し、−78℃に冷却した。nBuLiヘキサン溶液6.5mLをゆっくりと滴下し、混合溶液を−78℃で1時間撹拌した。これに無水DMF0.8mLを加え、−78℃で1時間撹拌した後、昇温し、室温で、さらに3時間撹拌した。反応後、酢酸エチルで抽出し、有機層を飽和食塩水で洗った後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶液を濃縮し、粗生成物をシリカゲルカラムで精製し、目的物である中間体を70%収率で得た。
(実施例3)
【0123】
【化16】
Figure 2004161892
【0124】
参考例6で得られた上記ホルミル体0.7gを用いた他は、実施例1と同様に、上式の反応を行った。カラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物である例示化合物(No.(2))を88%収率で得た。
以下に、得られた化合物のH−NMR(CDCl,δ)、質量分析、吸収スペクトルおよび蛍光スペクトルの測定結果を示す。
H−NMR(CDCl,δ):
2.40(s,3H), 7.01−7.19(m,8H), 7.24−7.50(m,9H), 7.84(d,1H), 8.02(d,1H)
EI MS(M+1) 475
吸収スペクトル:lmax 398 nm (溶媒:クロロホルム)
蛍光スペクトル:lmax 503 nm (励起波長398nm、溶媒:クロロホルム)
(実施例4)
図4に示す構造を有する開口絶縁膜ITO基板10を用い、図5に示す構造を有する有機電界発光素子を、以下の方法で作成した。
【0125】
まず、図4において、ガラス基板1上にインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜をスパッタ法にて160nm堆積したものを、通常のフォトリソグラフィ技術と塩酸エッチングを用いてパターニングして、陽極ITO2を形成した。ITOをパターン形成した基板には、通常のフォトレジストを用いて、陽極ITO2上に、2mm×2mmの絶縁膜開口部8を有する開口絶縁膜9を設け、図4に示す構造を有する開口絶縁膜ITO基板10を作成した。
【0126】
次いで開口絶縁膜ITO基板10を超純水による水洗、界面活性剤を用いた超音波洗浄、超純水による超音波洗浄、超純水による水洗の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させた。最後に紫外線オゾン洗浄を行って、真空蒸着装置内に設置した。上記装置の粗排気を油回転ポンプにより行った後、装置内の真空度が2.0×10−6Torr(約2.7×10−4Pa)以下になるまで液体窒素トラップを備えた油拡散ポンプを用いて排気した。
【0127】
陽極バッファー層3の材料として、下記に示す構造式の銅フタロシアニン
【0128】
【化17】
Figure 2004161892
【0129】
をモリブデンボートを用いて、蒸着速度0.12nm/秒、真空度1.3×10−6Torr(約1.7×10−4Pa)で、10nmの膜厚で陽極2の上に成膜した。
次に、上記陽極バッファー層の上に、正孔輸送層4の材料として、下記に示す構造式の4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル
【0130】
【化18】
Figure 2004161892
【0131】
をセラミックるつぼに入れ、るつぼの周囲のタンタル線ヒーターで加熱して蒸着を行った。蒸着時の真空度は1.2×10−6Torr(約1.6×10−4Pa)で、蒸着速度0.12nm/秒で膜厚60nmの正孔輸送層4を得た。
次に、発光層の材料として以下の構造式に示す4,4’−N,N’−ジカルバゾリルビフェニル(CBP)
【0132】
【化19】
Figure 2004161892
【0133】
と実施例3で得られた構造を有する化合物とを上記正孔輸送層4の上に体積比で100:1の割合で共蒸着を行なった。蒸着時の真空度は0.9×10−6Torr(約1.2×10−4Pa)、CBPの蒸着速度は0.1nm/秒で、全膜厚は30nmであった。
次に、発光層5の上に正孔阻止層として以下の構造式に示すシラノールアルミニウムの8−ヒドロキシキノリン錯体
【0134】
【化20】
Figure 2004161892
【0135】
を10nm蒸着した。
次に、電子輸送層6の材料として、下記に示す構造式のアルミニウムの8−ヒドロキシキノリン錯体(EM−1)
【0136】
【化21】
Figure 2004161892
【0137】
を上記正孔阻止層の上に35nm蒸着した。
次に、電子輸送層6までの蒸着を行った素子を、一度前記真空蒸着装置内より大気中に取り出して、少なくとも開口絶縁膜9の外側の陽極ITOには陰極が蒸着されないようマスクし、別の真空蒸着装置内に設置して有機層と同様にして装置内の真空度が3.0×10−6Torr(約4.0×10−4Pa)以下になるまで排気した。
【0138】
陰極7として、先ず、フッ化リチウム(LiF)をモリブデンボートを用いて、蒸着速度0.07nm/秒、真空度3.0×10−6Torr(約4.0×10−4Pa)で、0.5nmの膜厚で電子輸送層6の上に成膜した。次に、アルミニウムを同様にモリブデンボートにより加熱して、蒸着速度0.45nm/秒、真空度6.0×10−6Torr(約8×10−4Pa)で膜厚80nmのアルミニウム層を形成し、陰極7を完成させた。
【0139】
以上の様にして、2mm×2mmのサイズの発光面積部分を有する有機電界発光素子が得られた。
この素子の発光特性を表−2に示す。表−2において、発光輝度は電流密度250mA/cmでの値を、電流発光効率100cd/mでの値を示す。
この素子は青色の発光を示し、発光ピークの波長は481nm、CIE色度座標値は、x=0.20、y=0.34であった。
【0140】
【表3】
Figure 2004161892
【0141】
【発明の効果】
本発明は、特定構造の化合物を用いることにより、安定性に優れ、濃度消光しにくい、広範囲の波長範囲における高輝度の発光、特に青〜緑の波長範囲における高輝度の発光を効率よく得ることができる有機電界発光素子を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の一例を示した模式断面図である。
【図2】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の別の例を示した模式断面図である。
【図3】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の別の例を示した模式断面図である。
【図4】本発明の有機電界発光素子に用いられるITOガラス基板の模式断面図である。
【図5】実施例6で作成した有機電界発光素子の層構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1 基板
2 陽極(ITO)
3 陽極バッファー層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 陰極
8 絶縁膜開口部
9 開口絶縁膜
10 開口絶縁膜ITO基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel compound, a luminescent dye, a material for an organic electroluminescent device, and an organic electroluminescent device using the compound, which are suitable for an organic electroluminescent device, particularly a device emitting blue to green light.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, fluorescent dyes have been used for coloring various materials such as resins, dyes, and inks. In recent years, applications in the field of electronic devices such as thin-film light-emitting elements have been developed by utilizing their fluorescence efficiency. . As the fluorescent dye, dyes having various structures and emission colors are known, but few compounds emit light with high efficiency and have excellent fastness.
[0003]
Patent Literature 1 describes an organic electroluminescent device using the following compound for a light emitting layer.
[0004]
Embedded image
Figure 2004161892
[0005]
Embedded image
Figure 2004161892
[0006]
However, in each of the above compounds, the two amino groups contained in one molecule are all substituted with the same group, and the amino groups are located on both sides of the divalent linking group, and the compound as a whole is symmetric. It has a highly structured structure.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-10-251633
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, the present inventors have conceived that the molecular structure can be optimized from another viewpoint and a compound suitable for blue to green light-emitting devices can be provided, and the present invention has been accomplished.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies and found that a group B of an electron-donating group and a group of an electron-withdrawing group (that is, X and Y The present inventors have conceived a molecular structure in which a five-membered ring formed to contain and a ring A) condensed therewith are arranged. A compound having such an arrangement can easily obtain a luminescent dye that emits blue to green light due to the efficient push-pull effect of electrons in the molecule. It has been found that an organic electroluminescent device having high luminous efficiency and high robustness can be obtained in the wavelength range from green to green, and the present invention has been achieved.
[0010]
That is, the outline of the present invention is as follows.
[1] A compound represented by the following general formula (I).
[0011]
Embedded image
Figure 2004161892
[0012]
[In the formula, A represents an aromatic hydrocarbon residue or an aromatic heterocyclic residue which may have a substituent and comprises a 6-membered monocyclic or condensed ring.
X and Y are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, -NR 1 Represents-, -N =, or -CH =. Dotted lines between carbon atoms -X and between carbon atoms -Y represent a single bond or a double bond, and a ring containing X and Y represents a 5-membered aromatic ring which may have a substituent. (However, R 1 Is a hydrogen atom, an alkyl group, an aromatic hydrocarbon group, or -SO 2 R 2 (R 2 Represents an alkyl group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic heterocyclic group which may have a substituent. ).
[0013]
Z represents an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group consisting of a 5- or 6-membered ring which may have a substituent, which is a single ring or a condensed ring.
B represents an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group having an electron donating group. )
[2] B in the general formula (I) is selected from an amino group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, and an aryloxy group which may have a substituent. The compound according to the above [1], which is a selected aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic ring having at least one group.
[3] B in the general formula (I) is an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group having a 6-membered monocyclic or condensed ring and having an amino group which may have a substituent. The amino group is -NR 4 R 5 The compound according to the above [2], which is represented by the formula:
[However, R 4 And R 5 Are each independently a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, Or an aralkyl group which may have a substituent.
[0014]
R 4 And R 5 May be bonded to each other to form a ring, and each independently represents -NR 4 R 5 May be bonded to an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring to which it is bonded to form a ring condensed to the ring. ]
[4] 6-membered monocyclic or condensed ring wherein B in the general formula (I) has an alkoxy group which may have a substituent and / or an aryloxy group which may have a substituent. The compound according to any one of the above [1] to [3], which is an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group consisting of
[5] In the general formula (I), Z is a thiophene ring optionally having a substituent, a furan ring optionally having a substituent, a thiazole ring optionally having a substituent or a substituent. The compound according to any one of the above-mentioned [1] to [4], which is a pyrrole ring optionally having:
[6] A luminescent dye comprising the compound according to any one of [1] to [5].
[7] An organic electroluminescent device material comprising the compound according to any one of [1] to [5].
[8] In an organic electroluminescent device in which an anode, an organic layer, and a cathode are sequentially laminated on a substrate, the organic layer may be provided with a compound represented by the general formula (I) according to any one of the above [1] to [5]. The organic electroluminescent element containing the compound represented by these.
[9] One of the organic layers has a layer in which an electron transporting material and / or a hole transporting material is used as a host material, and the compound represented by the general formula (I) is doped into the host material. The organic electroluminescent device according to the above [8].
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, the compound in the present invention will be described. The compound according to the present invention has a structure represented by the general formula (I).
In the general formula (I), examples of the aromatic hydrocarbon residue consisting of a 6-membered monocyclic or condensed ring represented by A include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring and a naphthacene ring And the like. Examples of the aromatic heterocyclic residue include a pyridine ring, a pyrazine ring, a pyrimidine ring, and a pyridazine ring.
[0016]
Hereinafter, specific examples of A will be shown, but the present invention is not limited thereto.
[0017]
Embedded image
Figure 2004161892
[0018]
(Although the description is omitted in the above structure, the A portion may have various substituents as described later. X and Y have the same meanings as in the general formula (I).)
Among them, A preferably forms a single ring or two condensed rings, and more preferably forms a benzene ring, a naphthalene ring or a pyridine ring. More preferably, they form a benzene ring or a pyridine ring.
[0019]
X and Y are each independently a sulfur atom, an oxygen atom, -NR 1 Represents-, -N =, or -CH =. Dotted lines between carbon atoms -X and between carbon atoms -Y represent a single bond or a double bond, and a ring containing X and Y represents a 5-membered aromatic ring which may have a substituent. (However, R 1 Is a hydrogen atom, an alkyl group, an aromatic hydrocarbon group, or -SO 2 R 2 (R 2 Represents an alkyl group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, or an aromatic heterocyclic group which may have a substituent. ).
[0020]
R 2 As an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a 6 to 20 carbon atoms which may be substituted with a halogenated alkyl group. Examples thereof include an aromatic hydrocarbon group, a 5- or 6-membered monocyclic or 2- to 3-condensed aromatic heterocyclic group which may be substituted with an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group. Can be
[0021]
X and Y are preferably a combination of a sulfur atom and -N = and an oxygen atom and -N =, and more preferably a combination of a sulfur atom and -N =.
The aromatic hydrocarbon residue or aromatic heterocyclic residue consisting of a 6-membered monocyclic or fused ring represented by A may have a substituent.
[0022]
The substituent of A is not particularly limited as long as the intramolecular Push-Pull effect of the compound of the present invention is not impaired. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, and an aromatic hydrocarbon group. , Aromatic heterocyclic group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, silyl group, hydroxy group, cyano group, acyl group, acyloxy group, acylamino group, carbamoyl group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, aralkyl group Or a halogen atom. These may further have a substituent within a range that does not significantly impair the electron-withdrawing properties of the entire group containing the ring A and X and Y.
[0023]
Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, sec-butyl, t-butyl, n-pentyl, and 2-ethylhexyl. Examples thereof include a linear or branched alkyl group having about 1 to 8 carbon atoms, such as a group. These alkyl groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted alkyl group is generally about 1 to 15, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4.
[0024]
Examples of the alkoxy group include a linear or branched alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. These alkoxy groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted alkoxy group is usually about 1 to 15, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4.
[0025]
Examples of the aryloxy group include an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms such as a phenoxy group and a naphthoxy group. These aryloxy groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted alkoxy group is usually about 6 to 30, preferably 6 to 15, and more preferably 6 to 12.
Examples of the alkylthio group include a linear or branched alkylthio group having 1 to 8 carbon atoms such as a methylthio group, an ethylthio group, a propylthio group, and a butylthio group. These alkylthio groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted alkylthio group is usually about 1 to 15, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4.
[0026]
Examples of the arylthio group include arylthio groups having 6 to 20 carbon atoms, such as a phenylthio group and a naphthylthio group. These arylthio groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted arylthio group is usually about 6 to 30, preferably 6 to 15, and more preferably 6 to 12.
As the aromatic hydrocarbon group, for example, a phenyl group (phenyl), naphthyl group (naphthyl), anthryl group (anthryl), phenanthryl group (phenanthryl), pyrenyl group (pyrenyl), fluorenyl group (fluorenyl) or the like having 6 to 6 carbon atoms. An aromatic hydrocarbon group having about 20, preferably 6 to 15 carbon atoms is exemplified. These aromatic hydrocarbon groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted aromatic hydrocarbon groups is usually about 6 to 30, preferably 6 to 20, and more preferably 6 to 12 carbon atoms. .
[0027]
Examples of the aromatic heterocyclic group include a thienyl group (thienyl), a furyl group (furyl), a pyridyl group (pyridyl), a carbazolyl group (carbazolyl), a quinoxalinyl group (quinoxalinyl), an imidazolyl group (imidazolyl), and a pyrazinyl group. And an aromatic heterocyclic group having about 4 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 15 carbon atoms. These aromatic heterocyclic groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted aromatic heterocyclic group is usually about 4 to 30, preferably 4 to 20, and more preferably 5 to 10 carbon atoms. .
[0028]
An alkoxycarbonyl group is -CO 2 R 11 Is represented by Where R 11 The group is an alkyl group which may have a substituent. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group and a sec- Examples thereof include a linear or branched alkyl group having about 1 to 8 carbon atoms, such as a butyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, and a 2-ethylhexyl group. The total number of carbon atoms in the substituted alkyl group is usually about 1 to 15, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4.
[0029]
An aryloxycarbonyl group is -CO 2 R 12 Is represented by Where R 12 The group is an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, and examples of the aromatic hydrocarbon group include monocyclic or condensed-ring aromatic hydrocarbons having about 6 to 20 carbon atoms such as a phenyl group. Groups. The total carbon number of the substituted aromatic hydrocarbon group is usually about 6 to 30, preferably 6 to 20, and more preferably 6 to 12.
[0030]
The silyl group is -SiR Thirteen R 14 R Fifteen And R Thirteen Group, R 14 Group and R Fifteen Examples of the group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a sec-butyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, and a 2-ethylhexyl group. And straight-chain or branched alkyl groups having about 1 to 8 carbon atoms. These R Thirteen Group, R 14 Group and R Fifteen The group may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted alkyl group portion is generally about 1 to 15, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4 carbon atoms.
[0031]
Examples of the acyl group include a linear or branched alkyl group having about 1 to 20 carbon atoms such as an acetyl group (acetyl), a pivaloyl group (pivaloyl), a propionyl group (propionyl), a benzoyl group (benzoyl), and a naphthoyl group (naphtoyl). And those having an aromatic hydrocarbon group moiety consisting of a single or condensed ring.
These alkyl group portions and aromatic hydrocarbon group portions may be substituted, and the total carbon number of the substituted alkyl group portions is generally about 1 to 15, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 10. 4. The total number of carbon atoms of the substituted aromatic hydrocarbon group is usually about 6 to 30, preferably 6 to 20, and more preferably 6 to 15 carbon atoms.
[0032]
Examples of the acyloxy group include an acyloxy group having 2 to 20 carbon atoms such as an acetoxy group (acetoxy) and a benzoyloxy group (benzyloxy). These acyloxy groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted acyloxy group is usually about 2 to 30, preferably 2 to 15, and more preferably 2 to 12 carbon atoms.
[0033]
Examples of the acylamino group include an acylamino group having 2 to 20 carbon atoms such as an acetylamino group and a benzoylamino group. These acylamino groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted acylamino group is usually about 2 to 30, preferably 2 to 15, and more preferably 2 to 12 carbon atoms.
Examples of the carbamoyl group include a carbamoyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as a methylcarbamoyl group and a phenylcarbamoyl group. These carbamoyl groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted carbamoyl group is usually about 2 to 30, preferably 2 to 15, and more preferably 2 to 12.
[0034]
Examples of the alkoxycarbonylamino group include an amino group in which at least one hydrogen atom of the amino group is the above-described group as the alkoxycarbonyl group. The alkoxycarbonyl group has a linear or branched alkyl group having about 1 to 8 carbon atoms, and the alkyl group may be further substituted. The total number of carbon atoms in the substituted alkyl group is usually about 1 to 15, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4.
[0035]
Examples of the aryloxycarbonylamino group include an amino group in which at least one hydrogen atom of the amino group is the above-described group as the aryloxycarbonyl group. The aryloxycarbonyl group portion has a monocyclic or condensed-ring aromatic hydrocarbon group portion having about 6 to 20 carbon atoms, and the aromatic hydrocarbon group portion may be further substituted. The total number of carbon atoms of the substituted aromatic hydrocarbon group is usually about 6 to 30, preferably 6 to 20, and more preferably 6 to 12.
[0036]
Examples of the aralkyl group include an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms such as a benzyl group (benzyl), a phenethyl group (phenethyl), and a diphenylmethyl group (diphenylmethyl), and preferably an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms.
These aralkyl groups may be substituted, and the total carbon number of the substituted aralkyl groups is usually about 7 to 30, preferably 7 to 15.
[0037]
Further, specific examples of the halogen atom include a chlorine atom, a bromine atom, a fluorine atom and an iodine atom.
As described above, R in these alkyl groups, alkoxy groups, aryloxy groups, alkylthio groups, arylthio groups, aromatic hydrocarbon groups, aromatic heterocyclic groups, and alkoxycarbonyl groups 11 , R in the aryloxycarbonyl group 12 , R in the silyl group Thirteen , R 14 And R Fifteen , An acyl group, an acyloxy group, an acylamino group, a carbamoyl group, an alkoxycarbonylamino group, an aryloxycarbonylamino group, and an aralkyl group may be further substituted.
[0038]
Examples of the substituent include an alkyl group, an aralkyl group, a hydroxy group, an aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group, an alkoxy group, an aryloxy group, a silyl group, an acyl group, an alkylthio group, an arylthio group, a cyano group, Carboxyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, acyloxy group, acylamino group, carbamoyl group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, halogen atom and the like. Specific examples of each group include A Possible groups include the groups described above.
[0039]
As the group which A in the general formula (I) may have, preferably an alkyl group, an alkoxycarbonyl group and an aryloxycarbonyl group, and a cyano group, among which an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms are preferable. An alkoxycarbonyl group or an aryloxycarbonyl group having 6 to 12 carbon atoms is more preferred.
Z represents an optionally substituted 5- to 6-membered monocyclic or condensed aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group. Specifically, for example, aromatic hydrocarbon ring such as benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, or furan ring, thiophene ring, pyrrole ring, pyrazole ring, imidazole ring, triazole ring, oxazole ring, isoxazole ring, furazane ring Ring, isothiazole ring, thiazole ring, pyran ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, tetrazine ring, oxazine ring, thiazine ring, thionaphthene ring, benzofuran ring, isobenzofuran ring, benzothiophene ring, Indole ring, isoindole ring, indolizine ring, indazole ring, benzimidazole ring, benzotriazole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, purine ring, benzopyran ring, quinoline ring, isoquinoline ring, quinolidine ring, shinno Down ring, quinazoline ring, quinoxaline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, include aromatic heterocycles such pteridine ring, they both may have a substituent.
[0040]
It is preferably an aromatic heterocyclic ring, and particularly preferably a case where Z is a monocyclic or condensed ring containing a 5-membered aromatic heterocyclic ring, and A and B are bonded to the 5-membered ring. Particularly preferably, Z has a thiophene ring which may have a substituent, a furan ring which may have a substituent, a thiazole ring which may have a substituent or a group which has a substituent. This is the case with a good pyrrole ring.
[0041]
Examples of the substituent that the aromatic hydrocarbon group and the aromatic heterocyclic group may have include, for example, an alkyl group, an aralkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group, and an acyl group. , An alkylthio group, an arylthio group, a cyano group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an acyloxy group, an acylamino group, a carbamoyl group, an alkoxycarbonylamino group, an aryloxycarbonylamino group, and a halogen atom. Further, the substituents may be bonded to each other to form a non-aromatic ring condensed with the aromatic hydrocarbon group or the aromatic heterocyclic group.
[0042]
Each of the above-mentioned substituents and each of the rings may be further substituted, and the substituent is not particularly limited. For example, the same functional groups as those described as the substituent which A can have can be used. No.
The group B in the general formula (I) has at least one electron donating group and represents an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group consisting of a single ring or a condensed ring. As the ring, particularly, an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group consisting of a 6-membered monocyclic or condensed ring is preferable.
[0043]
Specifically, as the aromatic hydrocarbon group, for example, a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms such as a fluorenyl group, more preferably Examples thereof include an aromatic hydrocarbon group having 6 to 14 carbon atoms, particularly preferably a phenyl group or a naphthyl group.
Examples of the aromatic heterocyclic group include, for example, an aromatic heterocyclic group having 5 to 30 carbon atoms such as a pyrrole ring, a furan ring, a thiophene ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a thiazole ring, an oxazole ring, a pyridine ring, a pyrimidine ring, and a piperidine ring. A ring group, more preferably, an aromatic heterocyclic group having 5 to 14 carbon atoms is exemplified, and a pyridine ring or a quinoline ring is particularly preferred.
[0044]
In the group B, the aromatic hydrocarbon group or the aromatic heterocyclic group has at least one electron-donating group in order to sufficiently exert a push-pull effect of electrons in the molecule. Specifically, the aromatic hydrocarbon group or the aromatic heterocyclic group in the group B has an amino group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, and a substituent. It is preferable to have at least one group selected from aryloxy groups which may be present.
[0045]
The amino group, the alkoxy group, and the aryloxy group may have two or more in the aromatic hydrocarbon group or the aromatic heterocyclic group. It may be a group.
As the “amino group optionally having substituent (s)” in the group B, preferably, for example, —NR 4 R 5 And an amino group represented by R 4 And R 5 Are each independently a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, an aromatic heterocyclic group which may have a substituent, or Represents an aralkyl group which may have a substituent.
[0046]
R 4 And R 5 May be bonded to each other to form a ring, and each independently represents -NR 4 R 5 May be bonded to an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring to which it is bonded to form a ring condensed to the ring.
R 4 Or R 5 Is an alkyl group which may have a substituent, and specific examples thereof include, for example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec. Examples thereof include a linear or branched alkyl group having about 1 to 8 carbon atoms, such as a -butyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, and a 2-ethylhexyl group. These alkyl groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted alkyl group is generally about 1 to 15, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4.
[0047]
Examples of the aromatic hydrocarbon group which may have a substituent include, for example, a phenyl group (phenyl), a naphthyl group (naphthyl), an anthryl group (anthryl), a phenanthryl group (phenanthryl), a pyrenyl group (pyrenyl), and fluorenyl. And an aromatic hydrocarbon group having about 6 to 20 carbon atoms, such as a fluorenyl group, and preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 15 carbon atoms.
[0048]
These aromatic hydrocarbon groups may be substituted, and the substituted aromatic hydrocarbon group has a total carbon number of 6 to 30, preferably 6 to 20.
Examples of the aromatic heterocyclic ring which may have a substituent include, for example, a thienyl group (thienyl), a furyl group (furyl), a pyridyl group (pyridyl), a carbazolyl group (carbazolyl), a quinoxalinyl group (quinoxalinyl), and an imidazolyl group Heterocycles having about 4 to 20 carbon atoms, such as (imidazolyl) and pyrazinyl groups, are preferred, and are preferably heterocycles having 4 to 12 carbon atoms.
[0049]
These aromatic heterocyclic rings may be substituted, and the substituted heterocyclic group has a total carbon number of 4 to 30, preferably 4 to 12.
Examples of the aralkyl group which may have a substituent include, for example, an aralkyl group having about 7 to 30 carbon atoms such as a benzyl group, a phenethyl group and a diphenylmethyl group, and preferably an aralkyl group having 7 to 15 carbon atoms. is there.
[0050]
These aralkyl groups may be substituted, and the total number of carbon atoms of the substituted aralkyl groups is 7 to 30, preferably 7 to 15.
Examples of the substituent which the alkyl group, aromatic hydrocarbon group, aromatic heterocyclic group and aralkyl group may have include the groups described above as the substituent which A may have, and specific examples thereof and the number of carbon atoms Etc. are as described above.
[0051]
―NR 4 R 5 As R 4 And R 5 Is at least one aromatic group, and R 4 And R 5 Are preferably bonded to form a ring. More preferably, R 4 And R 5 Are aromatic hydrocarbon groups, or the hydrocarbon groups are bonded to each other to form a ring. When the hydrocarbon groups are bonded to each other to form a ring, -NR 4 R 5 It is particularly preferable that the carbazolyl group is formed as a whole.
[0052]
When B contains an alkoxy group which may have a substituent, examples of the alkoxy group include an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. .
These alkoxy groups may be substituted, and examples of the substituent include groups capable of substituting the group that A may have. The total carbon number of the substituted alkoxy group is 1 to 15, preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 4.
[0053]
When B contains an aryloxy group which may have a substituent, examples of the aryloxy group include an aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms such as a phenoxy group and a naphthoxy group.
These aryloxy groups may be substituted, and examples of the substituent include groups capable of substituting the group that A may have. The substituted aryloxy group has a total carbon number of 6 to 30, preferably 6 to 20, and more preferably 6 to 15 carbon atoms.
[0054]
Further, the aromatic hydrocarbon group or the aromatic heterocyclic group in B may have any substituents other than the amino group, the alkoxy group and the aryloxy group as long as the properties of the compound of the present invention are not impaired. Is also good. Preferably, an alkyl group (preferably a linear or branched alkyl group having about 1 to 5 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an i-propyl group, a t-butyl group), an alkylthio group (preferably a methylthio group, an ethylthio group) And a straight-chain or branched alkylthio group having 1 to 8 carbon atoms such as a propylthio group and a butylthio group, or an arylthio group (preferably an arylthio group having 6 to 20 carbon atoms such as a phenylthio group and a naphthylthio group).
[0055]
As described above, B is -NR 4 R 5 Having an amino group represented by 4 And R 5 May be bonded to each other to form a ring, and -NR 4 R 5 May be bonded to a carbon atom of an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group consisting of a 6-membered monocyclic or condensed ring to which a ring is condensed.
In this case, B is a benzene ring or a ring obtained by condensing another aromatic ring with the benzene ring, and a linking group Z and -NR at the benzene ring portion. 4 R 5 -NR bonded to the p-position of the benzene ring with respect to Z. 4 R 5 However, the case where it is bonded to the benzene ring to form a ring is most preferred.
[0056]
Hereinafter, specific examples of such a ring-forming group will be described, but the present invention is not limited thereto.
[0057]
Embedded image
Figure 2004161892
[0058]
(Although few substituents are described in the above structural formulas, the substitutable sites may each have a substituent, and the substituents are each independently described as the substituent of Z described above. And the substituents may be bonded to each other to form a ring.)
Alternatively, -NR substituted at the o-position and / or m-position of the benzene ring 4 R 5 In, R 4 And R 5 May be bonded to each other to form a ring; 4 And / or R 5 May be bonded to the benzene ring to form a ring. Such examples include, but are not limited to:
[0059]
Embedded image
Figure 2004161892
[0060]
(Although few substituents are described in the above structural formulas, the substitutable sites may each have a substituent, and the substituents are each independently described as the substituent of Z described above. And the substituents may be bonded to each other to form a ring.)
B is a group in which the amino group, the alkoxy group or the aryloxy group is bonded to a benzene ring which may have a substituent or a ring in which another aromatic ring is fused to the benzene ring, It is preferable that at least one of the amino group, the alkoxy group and the aryloxy group has an m-position or a p-position with respect to Z.
[0061]
Representative examples of the compound of the present invention are shown in Table 1, but the compound of the present invention is not limited thereto.
[0062]
[Table 1]
Figure 2004161892
[0063]
[Table 2]
Figure 2004161892
[0064]
The compound represented by the general formula (I) is preferably not so high in molecular weight, for example, in consideration of the fact that a vacuum evaporation method is often used when forming an organic layer in an organic electroluminescent device, as described later. Specifically, the total molecular weight is preferably about 3000 or less, more preferably about 300 to 1500.
The compound represented by the general formula (I) in the present invention can be produced by a known method.
[0065]
For example, it is synthesized by a Suzuki reaction of 2-thiophenboronic acid with N, N'-dialkyl-4-bromoaniline, followed by formylation to obtain a precursor, followed by a condensation reaction with α-aminothiophenol. And various methods such as a condensation reaction between 2-bromothiophene-5-carboxaldehyde and α-aminothiophenol, followed by a still reaction with N, N′-diarylaniline-4-tributyltin. The method is adopted.
[0066]
The compound represented by the general formula (I) according to the present invention emits light with high efficiency and has excellent fastness. Therefore, coloring of various materials such as resins, dyes, and inks as luminescent dyes, and organic electroluminescent devices And the like in the field of electronic devices.
In addition, by using the compound represented by the general formula (I), an organic electroluminescent element having high luminous efficiency and high robustness can be obtained, and thus is suitable as an organic electroluminescent element material.
[0067]
Next, the organic electroluminescent device of the present invention using the compound represented by the general formula (I) will be described.
The organic electroluminescent device of the present invention has an organic layer between the opposed anode and cathode, and the organic layer contains the compound of the general formula (I).
The organic layer is not particularly limited, but includes a hole transport layer, a light-emitting layer, an electron transport layer, and the like, as described later. Incidentally, the `` organic layer '' in the present invention means a layer which is located between the anode and the cathode and is substantially composed of an organic substance, and these layers may contain an inorganic substance as long as the performance of the present invention is not impaired. .
[0068]
In view of the usefulness of the compound represented by the general formula (I), it is preferable that the compound is contained in the light emitting layer among the organic layers.
Examples of the layer structure of the organic electroluminescent device according to the present invention include the following examples.
Substrate / Anode / Emitting layer / Cathode
Substrate / Anode / Anode buffer layer / Emitting layer / Cathode
Substrate / Anode / Hole transport layer / Emitting layer / Cathode
Substrate / Anode / Anode buffer layer / Hole transport layer / Emitting layer / Cathode
Substrate / anode / light-emitting layer / electron transport layer / cathode
Substrate / Anode / Anode buffer layer / Emitting layer / Electron transport layer / Cathode
Substrate / Anode / Hole transport layer / Emitting layer / Electron transport layer / Cathode
Substrate / Anode / Anode buffer layer / Hole transport layer / Emitting layer / Electron transport layer / Cathode
Substrate / anode / light-emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode
Substrate / anode / anode buffer layer / emission layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode
Substrate / Anode / Hole transport layer / Emitting layer / Hole blocking layer / Electron transport layer / Cathode
Substrate / anode / anode buffer layer / hole transport layer / emission layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode
Each organic layer in these organic electroluminescent element structures may be a single layer or a laminated structure of two or more layers.
[0069]
The compound represented by the general formula (I) according to the present invention may be contained in any of the organic layers in the organic electroluminescent device. For example, in the general formula (I), B is -NR 4 R 5 An aromatic group substituted with 4 And R 5 Binds to form -NR 4 R 5 Form a carbazolyl group as a whole, due to the action of the planar nitrogen atom contained in the carbazolyl group, light emission at short wavelengths and electron transportability can be expected. It is considered that the material of the electron transporting layer provided between the light emitting layer and the cathode can be formed. Also, it is considered that B is effective as a host material of the light emitting layer when B is an aromatic group substituted with an aryloxy group. As described above, by appropriately adjusting each variable group in the general formula (I), a material suitable for each layer of the organic electroluminescent element can be obtained.
[0070]
Hereinafter, the organic electroluminescent device of the present invention will be described with reference to the drawings, taking the case where the compound is contained in a light emitting layer as an example.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing one of the basic embodiments of the organic electroluminescent device of the present invention, wherein 1 is a substrate, 2 is an anode, 4 is a hole transport layer, and 5 is a light emitting layer. , 6 represent an electron transport layer, and 7 represents a cathode.
[0071]
The substrate 1 serves as a support for the organic electroluminescent device, and a quartz or glass plate, a metal plate or a metal foil, a plastic film or a sheet, or the like is used. Particularly, a glass plate or a plate of a transparent synthetic resin such as polyester, polymethacrylate, polycarbonate, and polysulfone is preferable. When using a synthetic resin substrate, it is necessary to pay attention to gas barrier properties. If the gas barrier property of the substrate is too small, the organic electroluminescent device may be deteriorated by the outside air passing through the substrate. For this reason, a dense silicon oxide film or the like may be provided on at least one side of the synthetic resin substrate to ensure gas barrier properties.
[0072]
The anode 2 is provided on the substrate 1, and the anode 2 plays a role of injecting holes into the hole transport layer 4. This anode is generally made of a metal such as aluminum, gold, silver, nickel, palladium, platinum, a metal oxide such as an oxide of indium and / or tin, a metal halide such as copper iodide, carbon black, or (3-methylthiophene), conductive polymers such as polypyrrole and polyaniline. Usually, the formation of the anode 2 is often performed by a sputtering method, a vacuum evaporation method, or the like. In the case of fine particles of metal such as silver, fine particles of copper iodide or the like, carbon black, fine particles of conductive metal oxide, fine particles of conductive polymer, and the like, they are dispersed in an appropriate binder resin solution and To form the anode 2. Further, in the case of a conductive polymer, a thin film can be formed directly on the substrate 1 by electrolytic polymerization, or the conductive polymer can be applied on the substrate 1 to form the anode 2 (Appl. Phys. Lett. 60, 2711, 1992).
[0073]
The anode 2 can be formed by laminating layers made of two or more different substances.
The thickness of the anode 2 depends on the required transparency. When transparency is required, the transmittance of visible light is usually at least 60%, preferably at least 80%. In this case, the lower limit of the thickness is usually about 5 nm, preferably about 10 nm, The upper limit is usually about 1000 nm, preferably about 500 nm. In the case where the anode 2 may be opaque, the thickness of the anode 2 may be substantially the same as that of the substrate 1. Further, it is also possible to stack different conductive materials on the anode 2.
[0074]
In the device shown in FIG. 2, a hole transport layer 4 is provided on the anode 2.
The conditions required for the hole transporting material used for the hole transporting layer 4 include a material having a high hole injection efficiency from the anode and capable of efficiently transporting the injected holes. is necessary. For that purpose, the ionization potential is small, the transparency to visible light is high, the hole mobility is large, the stability is excellent, and impurities serving as traps are unlikely to be generated during production or use. Required. Further, it is necessary that the light-emitting layer does not contain a substance that quenches light emitted from the light-emitting layer. In addition to the above general requirements, when considering applications for in-vehicle display, the element is required to have further heat resistance. Therefore, a material having a Tg value of 70 ° C. or more is desirable.
[0075]
Examples of such a hole transport material include 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane and 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino]. Aromatic diamines containing two or more tertiary amines represented by biphenyl and having two or more condensed aromatic rings substituted with nitrogen atoms (JP-A-5-234681), 4,4 ', 4 "-tris Aromatic amine compounds having a starburst structure such as (1-naphthylphenylamino) triphenylamine (J. Lumin., 72-74, 985, 1997), and aromatics comprising tetramers of triphenylamine Amine compounds (Chem. Commun., P. 2175, 1996), derivatives of triphenylbenzene and aromatic triamines having a starburst structure (US Pat. 923,774), N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl) biphenyl-4,4'-diamine and the like, a compound in which a pyrenyl group is substituted with a plurality of aromatic diamino groups, Aromatic diamines having a styryl structure (JP-A-4-290851), those having aromatic tertiary amine units linked by thiophene groups (JP-A-4-304466), and starburst-type aromatic triamines (JP-A-4-290466) -308688), those in which a tertiary amine is linked by a fluorene group (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-25473), triamine compounds (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-239455), bisdipyridylaminobiphenyl, N, N, N-tri Phenylamine derivatives (JP-A-6-1972) and aromatic diamines having a phenoxazine structure (JP-A-7-138562) Gazette), diaminophenylphenanthridine derivatives (JP-A-7-252474), silazane compounds (US Pat. No. 4,950,950), silanamine derivatives (JP-A-6-49079), phosphamine derivatives (JP-A-6-49079). Spiro compounds such as 2,2 ', 7,7'-tetrakis- (diphenylamino) -9,9'-spirobifluorene (Synth. Metals, 91, 209, 1997). These compounds may be used alone or, if necessary, may be used as a mixture.
[0076]
In addition to the above compounds, examples of materials for the hole transport layer 4 include polyvinyl carbazole and polysilane (Appl. Phys. Lett., Vol. 59, p. 2760, 1991), polyphosphazene (JP-A-5-310949), Polyamide (JP-A-5-310949), polyvinyl triphenylamine (JP-A-7-33953), polymer having a triphenylamine skeleton (JP-A-4-1330065), and a triphenylamine unit having a methylene group (Synthetic Metals, vol. 55-57, p. 4163, 1993), polymethacrylate containing an aromatic amine (J. Polym. Sci., Polym. Chem. Ed., 21, 969). , 1983).
[0077]
The hole transport layer 4 is formed by laminating the above hole transport material on the anode 2 by a coating method or a vacuum evaporation method.
In the case of the coating method, for example, one or more hole transport materials and, if necessary, an additive such as a binder resin or a coating property improving agent which does not trap holes are added and dissolved to form a coating solution. It is prepared, applied on the anode 2 by a usual coating method such as a spray method, a printing method, a spin coating method, a dip coating method, a die coating method, or an ink jet method, and dried to form a thin film of the hole transport layer 4. . Examples of the binder resin include polycarbonate, polyarylate, and polyester. If the amount of the binder resin added is large, the hole mobility is reduced, so that a small amount is desirable, and the content is preferably 50% by weight or less.
[0078]
Alternatively, a thin film can be formed in advance by forming a thin film on a medium such as a film, a substrate, or a roll by the above-described thin film forming method, and thermally or pressure transferring the thin film on the medium.
In the case of the vacuum evaporation method, the hole transporting material is placed in a crucible provided in a vacuum vessel, and the inside of the vacuum vessel is pumped by a suitable vacuum pump. -4 After evacuation to about Pa, the crucible is heated to evaporate the hole transport material, and the hole transport layer 4 is formed on the substrate 1 on which the anode is formed, which is placed facing the crucible.
[0079]
The lower limit of the thickness of the hole transport layer 4 is usually about 1 nm, preferably about 5 nm, and the upper limit is usually about 300 nm, preferably about 100 nm. In order to uniformly form such a thin film, generally, a vacuum deposition method is often used.
The light-emitting layer 5 contains the compound represented by the general formula (I), but may be a layer substantially composed of only the compound, or the compound may be used as a host material, and various light-emitting materials may be used. It may be a layer formed by doping a dye, and may be formed of any of the various charge transporting materials mentioned above as the material of the hole transporting layer 4 or the electron transporting layer 7 described below, or a known charge transporting material. The layer may be formed by using the selected material as a host material and doping the host material with the compound represented by the general formula (I). In general, it is formed by doping a host material with a compound represented by the general formula (I).
[0080]
As the host material, the same material as the material of the hole transport layer 4 or the electron transport layer 7 may be used, or a material different from any of both layers may be used. In addition, the host material in the light emitting layer 5 may be one kind or a plurality of kinds may be used in combination. Further, the host material may be either a low molecular material or a high molecular material, or both may be used in combination. When a polymer material is used, the hole-transporting polymer material, for example, as described as an example of the material of the hole-transporting layer 4, and the light-emitting layer further contain an electron-transporting compound. May be. The compound represented by the general formula (I) may be contained in the light-emitting layer 5 only in one kind or in plural kinds.
[0081]
The compound represented by the general formula (I) may be used in combination of two or more kinds, or may be used in combination with another fluorescent dye. In this case, the compound represented by the general formula (I) can be used as a host material and another fluorescent dye can be used as a dopant, and the compound represented by the general formula (I) can be used as a compound described in JP-A-2000-164362. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260, it can be used as a dopant for excitation energy transfer which assists emission of other dopants. Examples of other fluorescent dyes that may be used in combination include perylene-based compound derivatives, pyrene-based compound derivatives, anthracene-based compound derivatives, coumarin-based compound derivatives, quinacridone-based compound derivatives, and naphthalic acid-based compound derivatives.
[0082]
The region to which the compound represented by the general formula (I) is doped may be the entire layer of the light emitting layer 5 or a part thereof, and may be uniformly doped in the thickness direction of each layer. There may be a concentration distribution in the film thickness direction. The amount of the compound represented by the general formula (I) to be doped is 10 to the host material. -3 % By weight or more, more preferably 0.1% by weight or more. It is preferably at most 20% by weight, more preferably at most 10% by weight.
[0083]
The doping of the compound represented by the general formula (I) into the light-emitting layer is performed by a coating method or a vacuum evaporation method in the same manner as the method of forming the hole transport layer 4 or the electron transport layer 6 described later. This is performed when the layer is formed.
In the case of a coating method, for example, an electron transport material, a compound represented by the general formula (I), and, if necessary, a coating resin such as a binder resin that does not act as an electron trap or a quencher of light emission, or a coating property improving agent such as a leveling agent A coating solution is prepared by adding and dissolving additives such as a spray coating method, a printing method, a spin coating method, a dip coating method, a die coating method, and the like, or an ink jet method or the like. The light emitting layer 5 can be formed into a thin film by coating and drying. In addition, the compound represented by the general formula (I), the hole transporting polymer material, and one or more types of electron transporting materials may be used. A light emitting layer can also be formed by adding and dissolving additives such as an agent to prepare a coating solution. Examples of the binder resin include polycarbonate, polyarylate, and polyester. If the amount of the binder resin is large, the hole / electron mobility is reduced. Therefore, it is desirable that the amount of the binder resin is small, and it is preferably 50% by weight or less. Alternatively, a thin film can be formed in advance by forming a thin film on a medium such as a film, a substrate, or a roll by the above-described thin film forming method, and thermally or pressure transferring the thin film on the medium.
[0084]
In the case of the vacuum evaporation method, for example, an electron transporting material serving as a host material is placed in a crucible placed in a vacuum vessel, and the compound represented by the general formula (I) is placed in another crucible, and With a suitable vacuum pump to 10 -4 After evacuation to about Pa, each crucible is heated and evaporated at the same time to form a layer on the substrate placed facing the crucible. As another method, the above materials may be mixed at a predetermined ratio in advance, and may be evaporated using the same crucible. The same applies to the case where the hole transport material is doped.
[0085]
Of these layer forming methods, a vacuum evaporation method is usually used.
The lower limit of the thickness of the light emitting layer 5 is usually about 1 nm, preferably about 5 nm, and the upper limit is usually about 300 nm, preferably about 100 nm.
In the organic electroluminescent device having the structure shown in FIG. 2, an electron transport layer 6 is provided on the light emitting layer 5.
[0086]
The electron transporting material used for the electron transporting layer 6 needs to have high electron injection efficiency from the cathode 7 and to be able to efficiently transport the injected electrons toward the hole transporting layer 4. . For this purpose, it is required that the compound has a high electron affinity, a high electron mobility, a high stability, and a small amount of impurities which become traps and hardly occur during production or use.
[0087]
Materials satisfying such conditions include aromatic compounds such as tetraphenylbutadiene (JP-A-57-51781) and metal complexes such as aluminum complexes of 8-hydroxyquinoline (JP-A-59-194393). Metal complex of 10-hydroxybenzo [h] quinoline (JP-A-6-322362), mixed ligand aluminum chelate complex (JP-A-5-198377, JP-A-5-198378, JP-A-5-1983) 214332, JP-A-6-172751), cyclopentadiene derivative (JP-A-2-289675), perinone derivative (JP-A-2-289676), and oxadiazole derivative (JP-A-2-216791) ), Bisstyrylbenzene derivatives (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-245087 and 2- No. 22484), perylene derivatives (JP-A-2-189890, JP-A-3-791), coumarin compounds (JP-A-2-191694, JP-A-3-792), rare earth complexes (JP-A-Heisei 3-792). 1-256584), distyrylpyrazine derivatives (JP-A-2-252793), p-phenylene compounds (JP-A-3-33183), thiadiazolopyridine derivatives (JP-A-3-37292), Metal complexes of pyrrolopyridine derivative (JP-A-3-37293), naphthyridine derivative (JP-A-3-202982), bisstyrylarylene derivative (JP-A-2-247278), and (2-hydroxyphenyl) benzothiazole (JP-A-8-315983), silole derivatives (Chemical Society of Japan, Spring 70 Kai, include 2D1 02 and 2D1 03, 1996 years), and the like.
[0088]
The lower limit of the thickness of the electron transport layer 6 is usually about 1 nm, preferably about 5 nm, and the upper limit is usually about 300 nm, preferably about 100 nm.
The electron transport layer can be formed in the same manner as the hole transport layer, but usually, a vacuum deposition method is used.
The cathode 7 plays a role of injecting electrons into the organic layer (in the case of the device shown in FIG. 2, directly the electron transport layer 6). The material used for the cathode 7 can be selected from the materials used for the anode 2, but for efficient electron injection, a metal having a low work function is preferable, and tin, magnesium, indium, and calcium are preferred. , Aluminum, silver, or another suitable metal or an alloy thereof. Specific examples include a low work function alloy electrode such as a magnesium-silver alloy, a magnesium-indium alloy, and an aluminum-lithium alloy.
[0089]
In addition, LiF, MgF 2 , Li 2 Providing an ultra-thin insulating film (0.1 to 5 nm) of O or the like is also effective for improving the luminous efficiency of the device (Appl. Phys. Lett., 70, 152, 1997; JP-A-10-74586). Publication, IEEE Trans. Electron Devices, Vol. 44, p. 1245, 1997).
The thickness of the cathode 7 is usually the same as that of the anode 2. For the purpose of protecting the cathode made of a low work function metal, it is preferable to further laminate a metal layer having a high work function and being stable to the atmosphere to increase the stability of the device. For this purpose, metals such as aluminum, silver, copper, nickel, chromium, gold, platinum and the like are used.
[0090]
2, the hole transport layer 4 has a function of receiving holes from the anode 2 (hole injection) and a function of transporting received holes to the light emitting layer 5 (hole transport). The transport layer 6 has a function of receiving electrons from the cathode 7 (electron injection) and a function of transporting the received electrons to the light emitting layer 5 (electron transport).
However, in order to further improve the light emission characteristics and driving stability of the device of the present invention, for example, an electron injection layer may be provided between the electron transport layer 6 and the cathode 7 as a layer in contact with the interface on the anode side of the cathode. As shown in FIG. 3, it is also possible to provide a structure in which the layers are divided according to functions, that is, a function-separated element, such as providing an anode buffer layer 3 between the anode 2 and the hole transport layer 4.
[0091]
The material used for the electron injection layer provided as a layer in contact with the interface on the anode side of the cathode is required to be capable of easily injecting electrons from the cathode and having a higher electron transport capability. Examples of such an electron injecting material include aluminum complexes of 8-hydroxyquinoline and oxadiazole derivatives (Appl. Phys. Lett., Vol. 55, p. 1489, 1989, etc.), which have already been mentioned as electron transporting materials, and poly (poly). Systems dispersed in a resin such as methyl methacrylate (PMMA) (Appl. Phys. Lett., 61, 2793, 1992), phenanthroline derivatives (JP-A-5-331559), 2-t-butyl 9, 10-N, N'-dicyanoanthraquinone diimine (Phys. Stat. Sol. (A), vol. 142, p. 489, 1994), n-type hydrogenated amorphous silicon carbide, n-type zinc sulfide, n-type selenium Zinc oxide and the like.
[0092]
The lower limit of the thickness of the electron injection layer is usually about 1 nm, preferably about 5 nm, and the upper limit is usually about 200 nm, preferably about 100 nm.
Further, the anode buffer layer 3 may be inserted between the hole transport layer 4 and the anode 2 for the purpose of improving the efficiency of hole injection and improving the adhesion of the entire organic layer to the anode. (See FIG. 3).
[0093]
The insertion of the anode buffer layer 3 has the effects of reducing the initial drive voltage of the device and suppressing the voltage rise when the device is continuously driven with a constant current. The conditions required for the material used for the anode buffer layer are that a good thin film can be formed in good contact with the anode and that it is thermally stable, that is, the melting point and the glass transition temperature are high. The glass transition temperature is preferably 300 ° C. or higher and 300 ° C. or higher. In addition, the ionization potential is low, holes can be easily injected from the anode, and the hole mobility is high.
[0094]
For this purpose, porphyrin derivatives, phthalocyanine compounds (JP-A-63-295695), hydrazone compounds, alkoxy-substituted aromatic diamine derivatives, p- (9-anthryl) -N, N'-di -P-tolylaniline, polythienylenevinylene, poly-p-phenylenevinylene, polyaniline (Appl. Phys. Lett., 64, 1245, 1994), polythiophene (Optical Materials, 9, 125, 1998) ), An organic compound such as a star-bust type aromatic triamine (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-308688), a sputtered carbon film (Synth. Met., Vol. 91, p. 73, 1997), vanadium oxide, ruthenium oxide Oxides, metal oxides such as molybdenum oxide (JP ys. D, 29, pp. 2750, 1996) have been reported.
[0095]
Further, a layer containing a low-molecular organic compound having a hole injecting / transporting property and an electron-accepting compound (described in JP-A-11-251067 and JP-A-2000-159221), an aromatic amino group, and the like may be used. A layer formed by doping a non-conjugated polymer compound containing an electron-accepting compound as necessary (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-135262, 11-283750, 2000-36390, and JP-A-2000-150168, JP-A-2001-223084, WO97 / 33193, etc.) or a layer containing a conductive polymer such as polythiophene (JP-A-10-92584). However, the present invention is not limited to this.
[0096]
As the material of the anode buffer layer, it is possible to use either low molecular weight or high molecular weight compounds.
Of the low molecular weight compounds, porphine compounds or phthalocyanine compounds are often used. These compounds may have a central metal or may be non-metallic. Preferred examples of these compounds include the following compounds:
Porfin
5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine
5,10,15,20-Tetraphenyl-21H, 23H-porphine cobalt (II)
5,10,15,20-Tetraphenyl-21H, 23H-porphine copper (II)
5,10,15,20-Tetraphenyl-21H, 23H-porphine zinc (II)
5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine vanadium (IV) oxide
5,10,15,20-tetra (4-pyridyl) -21H, 23H-porphine
29H, 31H-phthalocyanine
Copper (II) phthalocyanine
Zinc (II) phthalocyanine
Titanium phthalocyanine oxide
Magnesium phthalocyanine
Lead phthalocyanine
Copper (II) 4,4'4 ", 4 '"-tetraaza-29H, 31H-phthalocyanine
In the case of the anode buffer layer, in the case of a low-molecular compound, a thin film can be formed in the same manner as in the above-described hole transport layer. However, in the case of an inorganic substance, a sputtering method, an electron beam evaporation method, or a plasma CVD method is used. Is used.
[0097]
As described above, the lower limit of the thickness of the anode buffer layer 3 formed using a low molecular compound is usually 3 nm, preferably about 10 nm, and the upper limit is usually 100 nm, preferably about 50 nm.
When a polymer compound is used, for example, the polymer compound and the electron-accepting compound, and if necessary, an additive such as a coating resin improving agent such as a binder resin or a leveling agent that does not trap holes are added and dissolved. The coating solution thus prepared is applied to the anode 2 by an ordinary coating method such as a spray method, a printing method, a spin coating method, a dip coating method, a die coating method, or an ink jet method, and dried to form an anode buffer layer 3. Can be formed as a thin film.
[0098]
Examples of the binder resin include polycarbonate, polyarylate, and polyester. When the content of the binder resin in the layer is large, there is a possibility that the hole mobility may be reduced. Therefore, the binder resin is desirably small, and is preferably 50% by weight or less.
Alternatively, a thin film may be formed on a medium such as a film, a support substrate, or a roll by forming a thin film in advance by the above-described thin film forming method, and thermally or pressure transferring the thin film on the medium onto the anode 2. I can do it.
[0099]
As described above, the lower limit of the thickness of the anode buffer layer 3 formed using the polymer compound is usually 5 nm, preferably about 10 nm, and the upper limit is usually 1000 nm, preferably about 500 nm.
Further, by providing the hole blocking layer in contact with the cathode side interface of the light emitting layer, the luminous efficiency of the device can be further improved.
[0100]
The hole blocking layer is a compound that prevents holes moving from the hole transport layer from reaching the cathode, and a compound that can efficiently transport electrons injected from the electron injection layer toward the light emitting layer. Formed. Further, in order to confine excitons generated by recombination in the light emitting layer in the light emitting layer, it is necessary to have a wider band gap than the light emitting layer material. The band gap in this case is determined from the difference between the oxidation potential and the reduction potential determined electrochemically, or the light absorption edge. The hole blocking layer has a function of confining both charge carriers and excitons in the light emitting layer to improve the light emission efficiency.
[0101]
As a material for the hole blocking layer satisfying such conditions, bis (2-methyl-8-quinolinolato) (phenolato) aluminum, bis (2-methyl-8-quinolinolato) (triphenylsilanolato) aluminum and the like are used. Ligand complexes, metal complexes such as bis (2-methyl-8-quinolato) aluminum-μ-oxo-bis- (2-methyl-8-quinolylato) aluminum binuclear metal complexes, styryl compounds such as distyrylbiphenyl derivatives ( JP-A-11-242996), triazole derivatives such as 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5 (4-tert-butylphenyl) -1,2,4-triazole (JP-A-7-41759). And phenanthroline derivatives such as bathocuproin (JP-A-10-79297).
[0102]
The lower limit of the thickness of the hole blocking layer is usually about 0.1 nm, preferably about 1 nm, and the upper limit is usually about 300 nm, preferably about 100 nm.
As described above, the organic electroluminescent device of the present invention has been described mainly with respect to the device having the layer structure shown in FIG. 2. At least an anode, a cathode, and a light emitting device containing a compound represented by the general formula (I) between both electrodes are provided. The light-emitting layer 5 and the cathode 7 may be in contact with each other without having the electron transport layer 6, as shown in FIG.
[0103]
Further, as long as the performance of the organic electroluminescent device of the present invention is not impaired, any layer may be provided between the anode / cathode and the light emitting layer in addition to the layers shown in FIG. 3 and the above description. Good.
It is to be noted that the structure reverse to that of FIG. 1, that is, the cathode 7, the light emitting layer 5, the hole transport layer 4, and the anode 2 can be laminated in this order on the substrate 1, and at least one of them is transparent as described above. It is also possible to provide the organic electroluminescent device of the present invention between two substrates having high properties. Similarly, it is also possible to laminate in a structure opposite to the above-mentioned respective layer constitutions shown in FIG. 2 and FIG.
[0104]
The present invention can be applied to any of a single element, an element having a structure arranged in an array, and a structure in which an anode and a cathode are arranged in an XY matrix.
According to the organic electroluminescent device of the present invention, since the organic layer contains a compound having a specific structure, the driving voltage is low, the luminous efficiency is high, and the blue or green organic electroluminescence having excellent device stability is obtained. can get.
[0105]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Test Examples, but the present invention is not limited thereto unless it exceeds the gist thereof.
(Reference Example 1)
[0106]
Embedded image
Figure 2004161892
[0107]
Dissolve 10 g of 4,4′-dimethyltriphenylamine in 120 mL of methylene chloride, cool the solution to 0 ° C., melt 6.5 g of N-bromosuccinimide in 30 mL of DMF, and dilute the solution diluted with 30 mL of methylene chloride over 30 minutes. It was dropped. The reaction solution was further stirred at 0 ° C. for 30 minutes and extracted with methylene chloride. After the organic layer was washed with a 1N aqueous hydrochloric acid solution, the organic layer was further washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution. After the organic layer was dried over sodium sulfate, the solution was concentrated. The obtained crude product was purified with a silica gel column to quantitatively obtain the desired product.
(Reference Example 2)
[0108]
Embedded image
Figure 2004161892
[0109]
12.9 g of N, N'-ditolyl-4-bromoaniline obtained in Reference Example 1 was dissolved in a mixed solution of 105 mL of anhydrous THF and 35 mL of anhydrous hexane. The reaction solution was cooled to −78 ° C., and 28 mL of a 1.58 M nBuLi hexane solution was added dropwise over 30 minutes. After the dropwise addition, the reaction solution was stirred at -78 ° C for 1 hour, and 25 mL of triisopropoxyborane was added all at once. The reaction solution was further stirred at -78 ° C for 1 hour and at room temperature for 2 hours. 140 mL of a 1N aqueous hydrochloric acid solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. The reaction solution was neutralized with sodium carbonate and extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with a saturated aqueous solution of sodium hydrogen carbonate, and then dried over sodium sulfate. The solution was concentrated to obtain the target substance as a white solid in a yield of 86%.
(Reference Example 3)
[0110]
Embedded image
Figure 2004161892
[0111]
5 g of 5-bromothiophene-2-carboxaldehyde and 9.6 g of the boric acid derivative obtained in Reference Example 2 were dissolved in 140 mL of 1,4-dioxane and 80 mL of ethanol. After adding 46 mL of 2M aqueous sodium carbonate solution and 1 g of tetrakistriphenylphosphine palladium (0) to the mixed solution, the mixture was refluxed for 6 hours. After the reaction, the reaction solution was concentrated, extracted with ethyl acetate, and the organic layer was washed with brine and dried over sodium sulfate. The solution was concentrated, and the crude product was purified with a silica gel column to obtain the target intermediate in a 91% yield.
(Example 1)
[0112]
Embedded image
Figure 2004161892
[0113]
1.4 g of the aldehyde derivative obtained in Reference Example 3 and 0.48 mL of 2-aminothiophenol were stirred in 25 mL of acetic acid at 50 ° C. for 6 hours. After the reaction, 25 mL of hexane was added, and the resulting precipitate was collected by filtration. The cake of the crude product was dissolved in chloroform, and the organic layer was washed with a saturated aqueous solution of sodium hydrogen carbonate and dried over sodium sulfate. After the solution was concentrated, the solution was purified by a silica gel column to obtain an exemplary compound (No. (3)) as a target compound in a 87% yield.
[0114]
Below, of the obtained compound 1 H-NMR (CDCl 3 , Δ), mass spectrometry, absorption spectrum and fluorescence spectrum.
1 H-NMR (CDCl 3 , Δ):
2.34 (s, 6H), 6.98-7.14 (m, 12H), 7.21 (d, 1H), 7.32-7.52 (m, 4H), 7.58 (d, 1H), 7.84 (d, 1H), 8.02 (d, 1H)
EI MS (M + 1) 489
Absorption spectrum: lmax 418 nm (solvent: chloroform)
Fluorescence spectrum: lmax 525 nm (excitation wavelength: 418 nm, solvent: chloroform)
(Reference Example 4)
[0115]
Embedded image
Figure 2004161892
[0116]
A reaction of the above formula was carried out in the same manner as in Reference Example 3 except that the boric acid derivative of Reference Example 2 was used instead of the boric acid derivative of Reference Example 2, to obtain a target intermediate.
(Example 2)
[0117]
Embedded image
Figure 2004161892
[0118]
The reaction of the above formula was carried out in the same manner as in Example 1, except that 1.5 g of the formyl compound obtained in Reference Example 4 was used. Purification by column chromatography gave the target compound, Exemplified Compound (No. (1)), in a 90% yield.
Below, of the obtained compound 1 H-NMR (CDCl 3 , Δ), mass spectrometry, absorption spectrum and fluorescence spectrum.
1 H-NMR (CDCl 3 , Δ):
1.20 (t, 6H), 3.41 (q, 4H), 6.79 (d, 2H), 7.17 (d, 1H), 7.30-7.59 (m, 5H), 7 .83 (d, 1H), 8.01 (d, 1H)
EI MS (M + 1) 465
Absorption spectrum: lmax 420 nm (solvent: chloroform)
Fluorescence spectrum: lmax 508 nm (excitation wavelength 420 nm, solvent: chloroform)
(Reference Example 5)
[0119]
Embedded image
Figure 2004161892
[0120]
1.5 g of 2-bromo-3-methylthiophene and 3 g of a boric acid derivative of the above formula (synthesized according to Reference Example 2) were dissolved in 50 mL of 1,4-dioxane and 20 mL of ethanol. After adding 16 mL of 2M sodium carbonate aqueous solution and 0.66 g of tetrakistriphenylphosphine palladium (0) to the mixed solution, the mixture was refluxed for 10 hours. After the reaction, the reaction solution was concentrated, extracted with ethyl acetate, and the organic layer was washed with brine and dried over sodium sulfate. The solution was concentrated, and the crude product was purified with a silica gel column to quantitatively obtain the target intermediate.
(Reference Example 6)
[0121]
Embedded image
Figure 2004161892
[0122]
2.9 g of the formyl compound obtained in Reference Example 5 was dissolved in a mixed solution of 45 mL of anhydrous THF and 10 mL of anhydrous hexane, and cooled to -78 ° C. 6.5 mL of an nBuLi hexane solution was slowly added dropwise, and the mixed solution was stirred at -78 ° C for 1 hour. 0.8 mL of anhydrous DMF was added thereto, and the mixture was stirred at -78 ° C for 1 hour, and then heated, and further stirred at room temperature for 3 hours. After the reaction, the mixture was extracted with ethyl acetate, and the organic layer was washed with saturated saline and dried over sodium sulfate. The solution was concentrated, and the crude product was purified with a silica gel column to obtain the target intermediate in a 70% yield.
(Example 3)
[0123]
Embedded image
Figure 2004161892
[0124]
The reaction of the above formula was carried out in the same manner as in Example 1 except that 0.7 g of the formyl compound obtained in Reference Example 6 was used. Purification by column chromatography gave the target compound, Exemplified Compound (No. (2)), in a 88% yield.
Below, of the obtained compound 1 H-NMR (CDCl 3 , Δ), mass spectrometry, absorption spectrum and fluorescence spectrum.
1 H-NMR (CDCl 3 , Δ):
2.40 (s, 3H), 7.01-7.19 (m, 8H), 7.24-7.50 (m, 9H), 7.84 (d, 1H), 8.02 (d, 1H)
EI MS (M + 1) 475
Absorption spectrum: lmax 398 nm (solvent: chloroform)
Fluorescence spectrum: lmax 503 nm (excitation wavelength: 398 nm, solvent: chloroform)
(Example 4)
An organic electroluminescent device having the structure shown in FIG. 5 was prepared by the following method using the opening insulating film ITO substrate 10 having the structure shown in FIG.
[0125]
First, in FIG. 4, an indium tin oxide (ITO) transparent conductive film deposited on a glass substrate 1 by sputtering to a thickness of 160 nm is patterned using ordinary photolithography and hydrochloric acid etching to form an anode ITO2. Was formed. An opening insulating film 9 having a 2 mm × 2 mm insulating film opening 8 is provided on the anode ITO 2 by using a normal photoresist on the substrate on which the ITO pattern is formed, and an opening insulating film having a structure shown in FIG. An ITO substrate 10 was created.
[0126]
Next, the opening insulating film ITO substrate 10 was washed with water with ultrapure water, ultrasonic cleaning with a surfactant, ultrasonic cleaning with ultrapure water, and water with ultrapure water, and then dried by nitrogen blowing. Finally, ultraviolet ozone cleaning was performed, and the apparatus was installed in a vacuum evaporation apparatus. After rough exhaust of the above device was performed by an oil rotary pump, the degree of vacuum in the device was 2.0 × 10 -6 Torr (about 2.7 × 10 -4 Evacuation was performed using an oil diffusion pump equipped with a liquid nitrogen trap until Pa) or below.
[0127]
The material of the anode buffer layer 3 is copper phthalocyanine having the structural formula shown below.
[0128]
Embedded image
Figure 2004161892
[0129]
Using a molybdenum boat, a deposition rate of 0.12 nm / sec and a degree of vacuum of 1.3 × 10 -6 Torr (about 1.7 × 10 -4 Pa), a film was formed on the anode 2 to a thickness of 10 nm.
Next, on the anode buffer layer, as a material of the hole transport layer 4, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl of the following structural formula
[0130]
Embedded image
Figure 2004161892
[0131]
Was put in a ceramic crucible, and heated by a tantalum wire heater around the crucible to perform vapor deposition. The degree of vacuum during evaporation is 1.2 × 10 -6 Torr (about 1.6 × 10 -4 Pa), a hole transport layer 4 having a thickness of 60 nm was obtained at a deposition rate of 0.12 nm / sec.
Next, 4,4′-N, N′-dicarbazolylbiphenyl (CBP) represented by the following structural formula is used as a material for the light emitting layer.
[0132]
Embedded image
Figure 2004161892
[0133]
And the compound having the structure obtained in Example 3 were co-evaporated on the hole transport layer 4 at a volume ratio of 100: 1. The degree of vacuum during evaporation is 0.9 × 10 -6 Torr (about 1.2 × 10 -4 Pa), the deposition rate of CBP was 0.1 nm / sec, and the total film thickness was 30 nm.
Next, an 8-hydroxyquinoline complex of silanol aluminum represented by the following structural formula is formed on the light emitting layer 5 as a hole blocking layer.
[0134]
Embedded image
Figure 2004161892
[0135]
Was deposited to a thickness of 10 nm.
Next, as a material of the electron transport layer 6, an 8-hydroxyquinoline complex of aluminum (EM-1) having the following structural formula is used.
[0136]
Embedded image
Figure 2004161892
[0137]
Was deposited to a thickness of 35 nm on the hole blocking layer.
Next, the element on which the vapor deposition up to the electron transporting layer 6 has been performed is once taken out of the vacuum vapor deposition apparatus into the atmosphere, and at least the anode ITO outside the opening insulating film 9 is removed. 2 Is masked so that the cathode is not deposited, placed in another vacuum deposition apparatus, and the degree of vacuum in the apparatus is set to 3.0 × 10 -6 Torr (about 4.0 × 10 -4 Pa).
[0138]
First, as a cathode 7, lithium fluoride (LiF) was deposited using a molybdenum boat at a deposition rate of 0.07 nm / sec and a degree of vacuum of 3.0 × 10 3. -6 Torr (about 4.0 × 10 -4 Pa), a film was formed on the electron transport layer 6 to a thickness of 0.5 nm. Next, the aluminum was similarly heated by a molybdenum boat, and the deposition rate was 0.45 nm / sec and the degree of vacuum was 6.0 × 10 6 -6 Torr (about 8 × 10 -4 Pa) to form an aluminum layer having a thickness of 80 nm to complete the cathode 7.
[0139]
As described above, an organic electroluminescent device having a light emitting area of 2 mm × 2 mm was obtained.
Table 2 shows the light emission characteristics of this device. In Table 2, the emission luminance was 250 mA / cm in current density. 2 At a current emission efficiency of 100 cd / m 2 The value at is shown.
This device emitted blue light, had a peak emission wavelength of 481 nm, and had CIE chromaticity coordinate values of x = 0.20 and y = 0.34.
[0140]
[Table 3]
Figure 2004161892
[0141]
【The invention's effect】
The present invention, by using a compound having a specific structure, is excellent in stability, is difficult to quench concentration, high-luminance light emission in a wide wavelength range, particularly efficient emission of high luminance in the blue to green wavelength range. It is intended to provide an organic electroluminescent device capable of performing the following.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of an organic electroluminescent device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the embodiment of the organic electroluminescent device of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the embodiment of the organic electroluminescent device of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an ITO glass substrate used for the organic electroluminescent device of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a layer configuration of an organic electroluminescent device prepared in Example 6.
[Explanation of symbols]
1 substrate
2 Anode (ITO)
3 Anode buffer layer
4 Hole transport layer
5 Light-emitting layer
6 electron transport layer
7 Cathode
8 Insulating film opening
9 Opening insulating film
10. Opening insulating film ITO substrate

Claims (9)

下記一般式(I)で表される化合物。
Figure 2004161892
〔式中、Aは置換基を有していてもよい6員環の単環または縮合環からなる、芳香族炭化水素残基または芳香族複素環残基を表す。
XおよびYは各々独立に、硫黄原子、酸素原子、−NR−、−N=、または−CH=を表す。炭素原子−X間および炭素原子−Y間の点線は単結合または二重結合を表し、XおよびYを含む環は、置換基を有していてもよい5員環芳香族複素環を表す。(但し、Rは水素原子、アルキル基、芳香族炭化水素基、または−SO(Rは置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、または置換基を有していても良い芳香族複素環基を表す。)を表す。
Zは置換基を有していても良い5〜6員環の、単環または縮合環からなる、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。
Bは、電子供与性基を有する、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。〕
A compound represented by the following general formula (I).
Figure 2004161892
[In the formula, A represents an aromatic hydrocarbon residue or an aromatic heterocyclic residue consisting of a 6-membered monocyclic ring or a condensed ring which may have a substituent.
X and Y each independently represent a sulfur atom, an oxygen atom, -NR 1- , -N =, or -CH =. Dotted lines between carbon atoms -X and between carbon atoms -Y represent a single bond or a double bond, and a ring containing X and Y represents a 5-membered aromatic heterocyclic ring which may have a substituent. (However, R 1 is a hydrogen atom, an alkyl group, an aromatic hydrocarbon group, or —SO 2 R 2 (R 2 is an alkyl group optionally having a substituent, an aromatic group optionally having a substituent. Represents an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group which may have a substituent.
Z represents an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group consisting of a 5- or 6-membered ring which may have a substituent, which is a single ring or a condensed ring.
B represents an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group having an electron donating group. ]
一般式(I)におけるBが、
置換基を有していても良いアミノ基、置換基を有していても良いアルコキシ基、および置換基を有していても良いアリールオキシ基から選ばれた、少なくとも1つの基を有する、芳香族炭化水素基または芳香族複素環である、請求項1記載の化合物。
B in the general formula (I) is
An aromatic group having at least one group selected from an amino group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, and an aryloxy group which may have a substituent; The compound according to claim 1, which is an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic ring.
一般式(I)におけるBが、置換基を有していても良いアミノ基を有する、6員環の単環または縮合環からなる芳香族炭化水素基または芳香族複素環基であり、
該アミノ基が−NRで表される、請求項2記載の化合物。
〔但し、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していても良いアルキル基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基、置換基を有していても良い芳香族複素環基、または置換基を有していても良いアラルキル基を表す。
およびRは互いに結合して環を形成していても良く、また各々独立に、−NRが結合している芳香族炭化水素環または芳香族複素環に結合し、該環に縮合する環を形成していてもよい。〕
B in the general formula (I) is an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group comprising a 6-membered monocyclic or condensed ring having an amino group which may have a substituent,
The amino group represented by -NR 4 R 5, compound of claim 2.
[However, R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, Represents an aromatic heterocyclic group or an aralkyl group which may have a substituent.
R 4 and R 5 may be bonded to each other to form a ring, or each independently bonded to the aromatic hydrocarbon ring or the aromatic heterocyclic ring to which —NR 4 R 5 is bonded, to form the ring. May form a ring condensed with ]
一般式(I)におけるBが、置換基を有していても良いアルコキシ基および/または置換基を有していても良いアリールオキシ基を有する、6員環の単環または縮合環からなる芳香族炭化水素基または芳香族複素環基である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の化合物。B in the general formula (I) is a 6-membered monocyclic or condensed aromatic ring having an optionally substituted alkoxy group and / or an optionally substituted aryloxy group. The compound according to any one of claims 1 to 3, which is an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group. 一般式(I)におけるZが、置換基を有していても良い、チオフェン環、置換基を有していてもよいフラン環、置換基を有していてもよいチアゾール環または置換基を有していてもよいピロール環である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の化合物。Z in the general formula (I) has a thiophene ring which may have a substituent, a furan ring which may have a substituent, a thiazole ring which may have a substituent or a substituent. The compound according to any one of claims 1 to 4, which is an optionally substituted pyrrole ring. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の化合物からなる発光色素。A luminescent dye comprising the compound according to claim 1. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の化合物からなる、有機電界発光素子材料。An organic electroluminescent device material comprising the compound according to claim 1. 基板上に、陽極、有機層および陰極が順次積層されてなる有機電界発光素子において、該有機層に、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の、一般式(I)で表される化合物を含有する有機電界発光素子。An organic electroluminescent device in which an anode, an organic layer, and a cathode are sequentially laminated on a substrate, wherein the organic layer is represented by the general formula (I) according to any one of claims 1 to 5. An organic electroluminescent device containing a compound. 有機層の一つとして、電子輸送材料および/または正孔輸送材料をホスト材料とし、該ホスト材料に対して前記一般式(I)で表される化合物がドープされている層を有する、請求項8記載の有機電界発光素子。The organic layer includes a layer in which an electron transporting material and / or a hole transporting material is used as a host material, and the host material is doped with the compound represented by the general formula (I). 9. The organic electroluminescent device according to 8.
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