JP2004288640A - Organic electroluminescent element - Google Patents

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Hisayuki Kawamura
久幸 川村
Chishio Hosokawa
地潮 細川
Tadashi Kusumoto
正 楠本
Hiroaki Nakamura
浩昭 中村
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic EL element of which driving voltage is reduced compared with a conventional one, or the organic electroluminescent element of which emission lifetime is improved. <P>SOLUTION: This electroluminescent element at least contains a 4,4'-biphenylenediamine derivative expressed as a general formula [III] [in the formula, R<SP>10</SP>to R<SP>17</SP>show respectively a hydrogen atom, an alkyl group of the carbon number 1 to 6, or an alkoxy group or a phenyl group which may be mutually the same or different, and R<SP>10</SP>and R<SP>11</SP>, R<SP>11</SP>and R<SP>13</SP>, R<SP>12</SP>and R<SP>13</SP>, R<SP>14</SP>and R<SP>15</SP>, R<SP>15</SP>and R<SP>17</SP>and R<SP>16</SP>and R<SP>17</SP>may form a ring by being bonded together] as a positive hole transport layer material in a positive hole transport layer of a plurally-layered structure. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)に関する。さらに詳しくは、アリーレンジアミン誘導体を有機EL素子成分として、特に、複層構造の正孔輸送材料として用いることにより、著しく発光寿命が改善された有機EL素子に関するものである。   The present invention relates to an organic electroluminescence device (organic EL device). More specifically, the present invention relates to an organic EL device in which an arylenediamine derivative is used as a component of an organic EL device, in particular, as a hole transporting material having a multilayer structure, whereby the emission lifetime is remarkably improved.

従来、有機EL素子の構成については様々なものが知られているが、ITO(Indium Tin Oxide) /正孔輸送層/発光層/陰極の素子構成における正孔輸送層の材料として、芳香族第三級アミンを用いることが開示されており(特許文献1)、この素子構成により、20V以上の印加電圧で数百cd/m2 の高輝度が可能となった。
さらに、芳香族第三級アミンとして、TPD〔N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン〕を用いることにより、青色発光でも8V印加電圧で100cd/m2 の輝度が得られることが開示されている(特許文献2)。しかしながら、ここで開示されているジアミン誘導体は、2つのアミノ基がそれぞれ離れた位置関係にあるので共鳴構造の寄与が弱く、そのイオン化ポテンシャルが高いという欠点を有しており、そのためEL素子の駆動電圧を充分に低下させることができない上、素子の半減時間が数十時間であり、実用化には不充分であった。
また、ジアミンとしてm−フェニレンジアミンを用いた化合物が開示されている(特許文献3)。この化合物は2つのアミノ基の間にフェニレン基しか存在しないので充分な電子供与性が期待されるが、該化合物におけるm−フェニレンジアミン骨格は共鳴構造をとれないので、前述したジアミン誘導体よりもさらにイオン化ポテンシャルが高く、EL素子の駆動電圧を充分に低下させることができず、かつ発光寿命が短いという欠点を有している。
ところで、EL素子のフラットパネルディスプレーなどへの応用を考えた場合、発光寿命を改善する必要がある。特許文献4にはトリアミン化合物がEL素子の電荷輸送材料として利用できることが開示されているが、上記要望を充分に満足させるものではない。
特開昭63−295695号公報 特開平3−231970号公報 特開平5−105647号公報 特開平5−107785号公報
Conventionally, various configurations of organic EL devices have been known. However, as materials for the hole transport layer in the device configuration of ITO (Indium Tin Oxide) / hole transport layer / light emitting layer / cathode, aromatic It is disclosed that a tertiary amine is used (Patent Document 1). With this device configuration, high luminance of several hundred cd / m 2 can be achieved with an applied voltage of 20 V or more.
Furthermore, by using TPD [N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl) -1,1'-biphenyl-4,4'-diamine] as an aromatic tertiary amine, It is disclosed that a luminance of 100 cd / m 2 can be obtained with an applied voltage of 8 V even with blue light emission (Patent Document 2). However, the diamine derivative disclosed herein has a drawback that the two amino groups are separated from each other, so that the contribution of the resonance structure is weak and the ionization potential is high. The voltage cannot be sufficiently reduced, and the half-life of the device is several tens of hours, which is insufficient for practical use.
Further, a compound using m-phenylenediamine as a diamine is disclosed (Patent Document 3). Since this compound has only a phenylene group between two amino groups, it is expected to have a sufficient electron-donating property. However, since the m-phenylenediamine skeleton in the compound does not take a resonance structure, it is even more than the above-described diamine derivative. It has a drawback that the ionization potential is high, the drive voltage of the EL element cannot be sufficiently reduced, and the light emission life is short.
By the way, when the application of the EL element to a flat panel display or the like is considered, it is necessary to improve the light emission lifetime. Patent Document 4 discloses that a triamine compound can be used as a charge transporting material for an EL device, but does not sufficiently satisfy the above demand.
JP-A-63-295695 JP-A-3-231970 JP-A-5-105647 JP-A-5-107785

本発明は、このような状況下で、駆動電圧が低減された有機EL素子、あるいは発光寿命が著しく改善された有機EL素子を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an organic EL element with a reduced driving voltage or an organic EL element with significantly improved light-emitting life under such circumstances.

そこで、本発明者らは、上記の好ましい性質を有する有機EL素子を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の構造を有するアリーレンジアミン誘導体を有機EL素子の成分、特に、正孔輸送材料として用いることにより、発光寿命が長い有機EL素子が得られることを見出した。
また、本発明者らは、上記アリーレンジアミン誘導体の中で、ある種の構造のもの及び特定の構造の4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を有機EL素子の成分、特に、正孔輸送材料として用いることにより、著しく発光寿命が改善された有機EL素子が得られることも見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
一般式(III)
Therefore, the present inventors have conducted intensive studies to develop an organic EL device having the above-mentioned preferable properties. As a result, an arylenediamine derivative having a specific structure was used as a component of the organic EL device, particularly as a hole transport material. It has been found that by using such an organic EL device, an organic EL device having a long emission life can be obtained.
In addition, the present inventors use a 4,4′-biphenylenediamine derivative having a certain structure and a specific structure among the above arylenediamine derivatives as a component of an organic EL device, particularly as a hole transport material. As a result, the present inventors have also found that an organic EL device having significantly improved luminescence life can be obtained. The present invention has been completed based on such findings.
That is, the present invention
General formula (III)

Figure 2004288640
Figure 2004288640

〔式中、R10〜R17は、それぞれ水素原子、炭素数1〜6のアルキル基若しくはアルコキシ基又はフェニル基を示し、それらはたがいに同一であっても異なっていてもよく、また、R10とR11,R11とR13,R12とR13,R14とR15,R15とR17及びR16とR17は、それぞれ結合して環を形成していてもよい。〕
で表される4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を、複層構造の正孔輸送層における正孔輸送層材料として少なくとも含有する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供するものである。
[In the formula, R 10 to R 17 each represent a hydrogen atom, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group, which may be the same or different. 10 and R 11 , R 11 and R 13 , R 12 and R 13 , R 14 and R 15 , R 15 and R 17, and R 16 and R 17 may be bonded to each other to form a ring. ]
The present invention provides an organic electroluminescence device containing at least a 4,4′-biphenylenediamine derivative represented by the following formula (1) as a hole transport layer material in a hole transport layer having a multilayer structure.

本発明の有機EL素子は4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を複層構造の正孔輸送層における正孔輸送材料として含有するものであって、有機EL素子の発光寿命及び耐久性を著しく改善することができる。   The organic EL device of the present invention contains a 4,4′-biphenylenediamine derivative as a hole transporting material in a hole transporting layer having a multilayer structure, and significantly improves the emission life and durability of the organic EL device. be able to.

本発明で用いる前記アリーレンジアミン誘導体は、一般式(III)

Figure 2004288640
で表される5つのビフェニル基を有する4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体であり、特に、複層構造の正孔輸送層に用いた場合に、有機EL素子の耐久性を著しく向上させる。 The arylenediamine derivative used in the present invention has a general formula (III)
Figure 2004288640
Is a 4,4′-biphenylenediamine derivative having five biphenyl groups, and particularly when used in a hole transport layer having a multilayer structure, significantly improves the durability of the organic EL device.

上記一般式(III) において、R10〜R17は、それぞれ水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、例えば、メチル基,エチル基,n−プロピル基,イソプロピル基,シクロプロピル基,n−ブチル基,イソブチル基,sec−ブチル基,tert−ブチル基,シクロブチル基,n−ペンチル基,シクロペンチル基,n−ヘキシル基,シクロヘキシル基などや、炭素数1〜6のアルコキシ基、例えば、メトキシ基,エトキシ基,n−プロポキシ基,イソプロポキシ基,シクロプロポキシ基,n−ブトキシ基,イソブトキシ基,sec−ブトキシ基,tert−ブトキシ基,シクロブトキシ基,n−ペントキシ基,シクロペントキシ基,n−ヘキソキシ基,シクロヘキソキシ基など、又はフェニル基を示す。
一般式(III) において、R10〜R17は、たがいに同一であっても異なっていてもよく、またR10とR11,R11とR13,R12とR13,R14とR15,R15とR17及びR16とR17は、それぞれ結合して環を形成していてもよい。
上記一般式(III) で表される4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を、有機EL素子の成分、特に、複層構造の正孔輸送層材料に用いることにより、EL素子の発光寿命を著しく改善することができる。
In the above general formula (III), R 10 to R 17 each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, a cyclopropyl group, an n- Butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclobutyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, cyclohexyl group and the like, and alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as methoxy group , Ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, cyclopropoxy, n-butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, tert-butoxy, cyclobutoxy, n-pentoxy, cyclopentoxy, n -Represents a hexoxy group, a cyclohexoxy group or the like, or a phenyl group.
In the formula (III), R 10 to R 17 may be the same or different, and R 10 and R 11 , R 11 and R 13 , R 12 and R 13 , R 14 and R 14 15 , R 15 and R 17, and R 16 and R 17 may be bonded to each other to form a ring.
By using the 4,4′-biphenylenediamine derivative represented by the general formula (III) as a component of an organic EL device, particularly, a hole transporting layer material having a multilayer structure, the emission life of the EL device is significantly improved. can do.

次に、上記一般式(III) で表される4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体の製造方法について説明する。
一般式(III) で表される4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体は、例えば、
(1) 一般式(X)

Figure 2004288640
〔式中、G及びG’は、同一又は異なる保護基、例えば、アセチル基,ベンジル基,トリフルオロアセチル基,t−ブトキシカルボニル基など、好ましくはアセチル基を示す。〕
で表される保護されたジアミン誘導体と、一般式(XI)
Figure 2004288640
〔式中、Xハロゲン原子(フッ素,塩素,臭素,ヨウ素),R10及びR11は、前記と同じである。〕
で表されるハロゲン化アリール化合物とを縮合させたのち、保護基G,G’を外し、さらに同様の縮合を行う方法、 Next, a method for producing the 4,4′-biphenylenediamine derivative represented by the general formula (III) will be described.
The 4,4′-biphenylenediamine derivative represented by the general formula (III) is, for example,
(1) General formula (X)
Figure 2004288640
[In the formula, G and G ′ represent the same or different protecting groups, for example, acetyl, benzyl, trifluoroacetyl, t-butoxycarbonyl, and preferably acetyl. ]
And a protected diamine derivative represented by the general formula (XI)
Figure 2004288640
[In the formula, X halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, iodine), R 10 and R 11 are the same as described above. ]
After condensation with the aryl halide compound represented by the formula, the protective groups G and G ′ are removed, and the same condensation is performed.

(2) 一般式(XII)

Figure 2004288640
〔式中、R10〜R13は、前記と同じである。〕
で表されるアミンと、一般式(XIII)
Figure 2004288640
〔式中、Xは前記と同じであり、2つのXはたがいに同じであっても異なっていてもよい。〕
で表されるジハロゲン化アリール化合物とを縮合させる方法、
(3) 上記一般式(XII) で表されるアミンと、一般式(XIV)
Figure 2004288640
〔式中、Xは前記と同じであり、また、アミノ基は保護基で保護されていてもよい。〕
表されるハロゲン化アリール化合物とを縮合させる方法、
などによって製造することができる。 (2) General formula (XII)
Figure 2004288640
Wherein R 10 to R 13 are the same as described above. ]
With an amine represented by the general formula (XIII)
Figure 2004288640
[Wherein, X is the same as above, and two Xs may be the same or different. ]
A method of condensing with a dihalogenated aryl compound represented by
(3) an amine represented by the general formula (XII) and a general formula (XIV)
Figure 2004288640
[Wherein, X is the same as described above, and the amino group may be protected with a protecting group. ]
A method of condensing with the represented aryl halide compound,
It can be manufactured by such as.

上記一般式(X)で表される保護されたジアミン誘導体の具体例としては、

Figure 2004288640
などが、一般式(XI)で表されるハロゲン化アリール化合物の具体例としては、 Specific examples of the protected diamine derivative represented by the general formula (X) include:
Figure 2004288640
And the like, as specific examples of the aryl halide compound represented by the general formula (XI),

Figure 2004288640
Figure 2004288640

Figure 2004288640
Figure 2004288640

Figure 2004288640
などが、一般式(XII) で表されるアミンの具体例としては、
Figure 2004288640
Are specific examples of the amine represented by the general formula (XII):

Figure 2004288640
などが、一般式(XIII)で表されるジハロゲン化アリール化合物の具体例としては、
Figure 2004288640
And the like, as specific examples of the dihalogenated aryl compound represented by the general formula (XIII),

Figure 2004288640
などが、一般式(XIV) で表されるハロゲン化アミノアリール化合物の具体例としては、
Figure 2004288640
And the like, as specific examples of the halogenated aminoaryl compound represented by the general formula (XIV),

Figure 2004288640
などが挙げられる。
Figure 2004288640
And the like.

なお、上記(1) の方法においては、保護基G,G’を段階的に外すことにより、非対称なジアミン誘導体を製造することも可能である。
また、(3) の方法においては、一般式(XIV) で表されるハロゲン化アミノアリール化合物のアミノ基を保護基で保護しておき、この保護基の脱離を段階的に行うことにより、非対称なジアミン誘導体を製造することも可能である。この保護基としては、前記G,G’の説明で例示したものと同じものを挙げることができる。
上記(1) 〜(3) の方法における縮合反応においては、塩基が用いられる。この塩基としては、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の炭酸塩,水酸化物、水素化物、さらには、アミン,アルキルリチウムなどが用いられるが、特に、炭酸カリウムが好適である。この縮合反応においては、所望により触媒を用いることができる。この触媒としては、例えば、銅又はその塩、ニッケル,パラジウムなどが挙げられる。触媒の形状としては、粉体が好ましく、粒径は10nm〜1mmの範囲が好ましく、特に、100〜500nmの範囲が好適である。
縮合反応は、溶媒を用いずに固相で行ってもよいし、溶媒中で行ってもよいが、溶媒中で行うのが有利である。この場合、溶媒としては、高沸点のものが好ましく、例えば、ニトロベンゼン,ジメチルスルホキシド,ジメチルホルムアミド,スルホランなどが用いられる。これらの中で、特に、ジメチルスルホキシドが好ましい。
縮合反応温度は、通常、100〜400℃、好ましくは150〜250℃の範囲で選ばれる。また、縮合反応の圧力は、通常は常圧でよいが、必要ならば加圧下で反応を行ってもよい。縮合時間は、原料や触媒の種類、温度などによって左右され、一概に定めることはできないが、一般には3〜36時間程度である。
前記一般式(III) で表される4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体の具体例としては、
In the above method (1), it is also possible to produce an asymmetric diamine derivative by removing the protecting groups G and G 'stepwise.
In the method of (3), the amino group of the halogenated aminoaryl compound represented by the general formula (XIV) is protected with a protecting group, and the protecting group is eliminated in a stepwise manner. It is also possible to produce asymmetric diamine derivatives. Examples of the protective group include the same as those exemplified in the description of G and G ′.
In the condensation reaction in the above methods (1) to (3), a base is used. As the base, for example, alkali metal or alkaline earth metal carbonates, hydroxides, hydrides, amines, alkyllithiums and the like are used, and potassium carbonate is particularly preferable. In this condensation reaction, a catalyst can be used if desired. Examples of the catalyst include copper or a salt thereof, nickel, and palladium. The shape of the catalyst is preferably powder, and the particle size is preferably in the range of 10 nm to 1 mm, and particularly preferably in the range of 100 to 500 nm.
The condensation reaction may be performed in a solid phase without using a solvent or in a solvent, but is preferably performed in a solvent. In this case, the solvent is preferably one having a high boiling point, for example, nitrobenzene, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, sulfolane and the like are used. Of these, dimethyl sulfoxide is particularly preferred.
The condensation reaction temperature is usually selected in the range of 100 to 400 ° C, preferably 150 to 250 ° C. The pressure for the condensation reaction is usually normal pressure, but the reaction may be performed under pressure if necessary. The condensation time depends on the type of raw material and catalyst, the temperature, and the like, and cannot be unconditionally determined, but is generally about 3 to 36 hours.
Specific examples of the 4,4′-biphenylenediamine derivative represented by the general formula (III) include:

Figure 2004288640
Figure 2004288640

Figure 2004288640
Figure 2004288640

Figure 2004288640
Figure 2004288640

Figure 2004288640
Figure 2004288640

Figure 2004288640
Figure 2004288640

Figure 2004288640
Figure 2004288640

Figure 2004288640
Figure 2004288640

Figure 2004288640
Figure 2004288640

Figure 2004288640
Figure 2004288640

Figure 2004288640
Figure 2004288640

で表される化合物などを挙げることができる。
本発明の有機EL素子は、前記一般式(III) で表される4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を複層構造の正孔輸送層における正孔輸送層材料として用いたものである。この際、該ジアミン誘導体は一種含有させてもよく、二種以上を組み合わせて含有させてもよい。
And the like.
The organic EL device of the present invention uses the 4,4'-biphenylenediamine derivative represented by the general formula (III) as a hole transport layer material in a hole transport layer having a multilayer structure. At this time, the diamine derivative may be contained alone or in combination of two or more.

本発明の有機EL素子は、いずれも基板により支持されることが好ましい。この基板については、特に制限はなく、従来の有機EL素子に慣用されているもの、例えば、ガラス,透明プラスチック,石英などからなるもを用いることができる。   It is preferable that all the organic EL elements of the present invention are supported by a substrate. The substrate is not particularly limited, and a substrate commonly used in conventional organic EL elements, for example, a substrate made of glass, transparent plastic, quartz, or the like can be used.

前記4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を含む層は、複層構造の正孔輸送層である。
該4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を含む正孔輸送層は、4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体と、有機EL素子の正孔輸送層材料として従来より使用されている物質の層との複層構造であってもよい。さらには、該4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体と有機EL素子の正孔輸送層材料として従来より使用されている物質との混合物からなる層を含む複層構造であってもよい。
The layer containing the 4,4′-biphenylenediamine derivative is a hole transporting layer having a multilayer structure.
The hole transporting layer containing the 4,4′-biphenylenediamine derivative is a multilayer of a 4,4′-biphenylenediamine derivative and a layer of a substance conventionally used as a hole transporting layer material of an organic EL device. It may be a structure. Further, it may have a multilayer structure including a layer made of a mixture of the 4,4′-biphenylenediamine derivative and a substance conventionally used as a hole transport layer material of an organic EL device.

該4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を含む正孔輸送層は、4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体と、必要に応じて他の正孔輸送層材料とを用いて、真空蒸着法,キャスト法,塗布法,スピンコート法などにより形成することができる。さらには、ポリカーボネート,ポリウレタン,ポリスチレン,ポリアリレート,ポリエステルなどの透明ポリマーに、該4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を分散させた溶液を用いたキャスト法、塗布法あるいはスピンコート法などや、透明ポリマーとの同時蒸着などによっても形成することができる。   The hole transporting layer containing the 4,4′-biphenylenediamine derivative is formed using a 4,4′-biphenylenediamine derivative and, if necessary, another material for the hole transporting layer, using a vacuum deposition method, a casting method, or the like. It can be formed by a coating method, a spin coating method, or the like. Furthermore, a casting method, a coating method, a spin coating method, or the like using a solution in which the 4,4′-biphenylenediamine derivative is dispersed in a transparent polymer such as polycarbonate, polyurethane, polystyrene, polyarylate, or polyester, or a transparent polymer Can also be formed by co-evaporation.

該4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を含む層以外は、従来の有機EL素子と同様の材料を用いて形成するこができる。
例えば、陽極の材料としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属,合金,電気伝導性化合物又はこれらの混合物が好ましく用いられる。具体例としては、Auなどの金属,CuI,ITO,SnO2 ,ZnOなどの誘電性透明材料が挙げられる。この陽極は、例えば蒸着法やスパッタリング法などの方法で、上記材料の薄膜を形成することにより作製することができる。有機発光層からの発光を陽極より取り出す場合、該陽極の透過率は10%より大きいことが望ましい。また、陽極のシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。この陽極の膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10〜200nmの範囲で選択される。
Except for the layer containing the 4,4′-biphenylenediamine derivative, it can be formed using the same material as the conventional organic EL device.
For example, as a material of the anode, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a large work function (4 eV or more) is preferably used. Specific examples include metals such as Au and dielectric transparent materials such as CuI, ITO, SnO 2 , and ZnO. The anode can be manufactured by forming a thin film of the above-described material by a method such as an evaporation method or a sputtering method. When light emitted from the organic light emitting layer is extracted from the anode, the transmittance of the anode is desirably greater than 10%. The sheet resistance of the anode is preferably several hundred Ω / □ or less. The thickness of the anode depends on the material, but is usually selected in the range of 10 nm to 1 μm, preferably 10 to 200 nm.

一方、陰極の材料としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属,合金,電気伝導性化合物又はこれらの混合物が好ましく用いられる。該陰極材料の具体例としては、ナトリウム,リチウム,マグネシウム/銅混合物,Al/Al2 3 ,インジウムなどが挙げられる。この陰極は、蒸着法やスパッタリング法などの方法で、上記材料の薄膜を形成することにより作製することができる。有機発光層からの発光を陰極より取り出す場合、該陰極の透過率は10%より大きいことが望ましい。また、この陰極のシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。該陰極の膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選択される。
なお、有機発光層からの発光を効率よく取り出す観点からは、上記陽極及び陰極の少なくとも一方を透明又は半透明物質により形成するのが好ましい。
On the other hand, as a material for the cathode, a metal, an alloy, an electrically conductive compound or a mixture thereof having a small work function (4 eV or less) is preferably used. Specific examples of the cathode material include sodium, lithium, a magnesium / copper mixture, Al / Al 2 O 3 , and indium. This cathode can be manufactured by forming a thin film of the above-mentioned material by a method such as an evaporation method or a sputtering method. When light emitted from the organic light emitting layer is taken out from the cathode, it is desirable that the transmittance of the cathode is greater than 10%. The sheet resistance of the cathode is preferably several hundred Ω / □ or less. The thickness of the cathode depends on the material, but is usually selected in the range of 10 nm to 1 μm, preferably 50 to 200 nm.
From the viewpoint of efficiently extracting light emitted from the organic light emitting layer, it is preferable that at least one of the anode and the cathode is formed of a transparent or translucent substance.

また、本発明の有機EL素子における有機発光層材料としては、例えば、多環縮合芳香族化合物や、ベンゾオキサゾール系,ベンゾチアゾール系,ベンゾイミダゾール系などの蛍光増白剤,金属キレート化オキサノイド化合物、ジスチリルベンゼン系化合物などの薄膜形成性の良い化合物を用いることができる。
ここで、上記多環縮合芳香族化合物の具体例としては、アントラセン,ナフタレン,フェナントレン,ピレン,クリセン,ペリレン骨格などを含む縮合環発光物質や、8〜20個、好ましくは8個の縮合環を含む他の縮合環発光物質などが挙げられる。
Examples of the organic light-emitting layer material in the organic EL device of the present invention include polycyclic fused aromatic compounds, benzoxazole-based, benzothiazole-based, benzimidazole-based fluorescent whitening agents, metal-chelated oxanoid compounds, and the like. A compound having a good thin-film forming property such as a distyrylbenzene-based compound can be used.
Here, specific examples of the polycyclic fused aromatic compound include a condensed ring light-emitting substance containing an anthracene, naphthalene, phenanthrene, pyrene, chrysene, perylene skeleton and the like, and 8 to 20, preferably 8 condensed rings. And other condensed ring luminescent materials.

また、上記ベンゾオキサゾール系,ベンゾチアゾール系,ベンゾイミダゾール系などの蛍光増白剤としては、例えば、特開昭59−194393号公報に開示されているものが挙げられる。その代表例としては、2,5−ビス(5,7−ジ−t−ペンチル−2−ベンゾオキサゾリル)−1,3,4−チアジアゾール;4,4’−ビス(5,7−t−ペンチル−2−ベンゾオキサゾリル)スチルベン;4,4’−ビス(5,7−ジ−(2−メチル−2−ブチル)−2−ベンゾオキサゾリル)スチルベン;2,5−ビス(5,7−ジ−t−ペンチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン;2,5−ビス(5−(α,α−ジメチルベンジル)−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン;2,5−ビス(5,7−ジ−(2−メチル−2−ブチル)−2−ベンゾオキサゾリル)−3,4−ジフェニルチオフェン;2,5−ビス(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)チオフェン;4,4’−ビス(2−ベンゾオキサゾリル)ビフェニル;5−メチル−2−(2−(4−(5−メチル−2−ベンゾオキサゾリル)フェニル)ビニル)ベンゾオキサゾール;2−(2−(4−クロロフェニル)ビニル)ナフト(1,2−d)オキサゾールなどのベンゾオキサゾール系、2,2’−(p−フェニレンジビニレン)−ビスベンゾチアゾールなどのベンゾチアゾール系、2−(2−(4−カルボキシフェニル)ビニル)ベンゾイミダゾールなどのベンゾイミダゾール系などの蛍光増白剤が挙げられる。   Examples of the above-described benzoxazole-based, benzothiazole-based, benzimidazole-based fluorescent whitening agents include those disclosed in JP-A-59-194393. Typical examples thereof include 2,5-bis (5,7-di-t-pentyl-2-benzooxazolyl) -1,3,4-thiadiazole; 4,4′-bis (5,7-t -Pentyl-2-benzoxazolyl) stilbene; 4,4'-bis (5,7-di- (2-methyl-2-butyl) -2-benzoxazolyl) stilbene; 2,5-bis ( 5,7-di-t-pentyl-2-benzoxazolyl) thiophene; 2,5-bis (5- (α, α-dimethylbenzyl) -2-benzoxazolyl) thiophene; 2,5-bis (5,7-di- (2-methyl-2-butyl) -2-benzoxazolyl) -3,4-diphenylthiophene; 2,5-bis (5-methyl-2-benzooxazolyl) thiophene 4,4'-bis (2-benzoxazolyl) biphenyl; 5- Methyl-2- (2- (4- (5-methyl-2-benzoxazolyl) phenyl) vinyl) benzoxazole; 2- (2- (4-chlorophenyl) vinyl) naphtho (1,2-d) oxazole Benzothiazoles such as 2,2 ′-(p-phenylenedivinylene) -bisbenzothiazole and benzoimidazoles such as 2- (2- (4-carboxyphenyl) vinyl) benzimidazole. Fluorescent whitening agents are exemplified.

上記金属キレート化オキサノイド化合物としては、例えば、特開昭63−295695号公報に開示されているものを用いることができる。その代表例としては、トリス(8−キノリノール)アルミニウム,ビス(8−キノリノール)マグネシウム,ビス〔ベンゾ(f)−8−キノリノール〕亜鉛,ビス(2−メチル−8−キノリノラート)アルミニウムオキシド,トリス(8−キノリノール)インジウム,トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム,8−キノリノールリチウム,トリス(5−クロロ−8−キノリノール)ガリウム,ビス(5−クロロ−8−キノリノール)カルシウム,ポリ(亜鉛(II) −ビス(8−ヒドロキシ−5−キノリノニル)メタン)などの8−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオンなどが挙げられる。   As the metal chelated oxanoid compound, for example, those disclosed in JP-A-63-295695 can be used. Typical examples thereof include tris (8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) magnesium, bis [benzo (f) -8-quinolinol] zinc, bis (2-methyl-8-quinolinolate) aluminum oxide, tris ( 8-quinolinol) indium, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, 8-quinolinollithium, tris (5-chloro-8-quinolinol) gallium, bis (5-chloro-8-quinolinol) calcium, poly (zinc) Examples thereof include 8-hydroxyquinoline-based metal complexes such as (II) -bis (8-hydroxy-5-quinolinonyl) methane and dilithium epindridione.

また、上記ジスチリルベンゼン系化合物としては、例えば、欧州特許第0373582号明細書に開示されているものを用いることができる。その代表例としては、1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン;1,4−ビス(3−メチルスチリル)ベンゼン;1,4−ビス(4−メチルスチリル)ベンゼン;ジスチリルベンゼン;1,4−ビス(2−エチルスチリル)ベンゼン;1,4−ビス(3−エチルスチリル)ベンゼン;1,4−ビス(2−メチルスチリル)−2−メチルベンゼン;1,4−ビス(2−メチルスチリル)−2−エチルベンゼンなどが挙げられる。
また、特開平2−252793号公報に開示されているジスチリルピラジン誘導体も有機発光層の材料として用いることができる。その代表例としては、2,5−ビス(4−メチルスチリル)ピラジン;2,5−ビス(4−エチルスチリル)ピラジン;2,5−ビス〔2−(1−ナフチル)ビニル〕ピラジン;2,5−ビス(4−メトキシスチリル)ピラジン;2,5−ビス〔2−(4−ビフェニル)ビニル〕ピラジン;2,5−ビス〔2−(1−ピレニル)ビニル〕ピラジンなどが挙げられる。
Further, as the distyrylbenzene-based compound, for example, those disclosed in European Patent No. 03753582 can be used. As typical examples, 1,4-bis (2-methylstyryl) benzene; 1,4-bis (3-methylstyryl) benzene; 1,4-bis (4-methylstyryl) benzene; distyrylbenzene; 1,4-bis (2-ethylstyryl) benzene; 1,4-bis (3-ethylstyryl) benzene; 1,4-bis (2-methylstyryl) -2-methylbenzene; 1,4-bis (2- Methylstyryl) -2-ethylbenzene and the like.
Also, a distyrylpyrazine derivative disclosed in JP-A-2-252793 can be used as a material for the organic light emitting layer. Typical examples thereof are 2,5-bis (4-methylstyryl) pyrazine; 2,5-bis (4-ethylstyryl) pyrazine; 2,5-bis [2- (1-naphthyl) vinyl] pyrazine; , 5-bis (4-methoxystyryl) pyrazine; 2,5-bis [2- (4-biphenyl) vinyl] pyrazine; and 2,5-bis [2- (1-pyrenyl) vinyl] pyrazine.

その他、欧州特許第0388768号明細書や特開平3−231970号公報に開示されているジメチリディン誘導体を有機発光層の材料として用いることもできる。その代表例としては、1,4−フェニレンジメチリディン;4,4’−ビフェニレンジメチリディン;2,5−キシリレンジメチリディン;2,6−ナフチレンジメチリディン;1,4−ビフェニレンジメチリディン;1,4−p−テレフェニレンジメチリディン;9,10−アントラセンジイルジメチリディン;4,4’−(2,2−ジ−t−ブチルフェニルビニル)ビフェニル;4,4’−(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニルなど、及びこれらの誘導体が挙げられる。
さらには、特開平2−191694号公報に開示されているクマリン誘導体、特開平2−196885号公報に開示されているペリレン誘導体、特開平2− 255789公報に開示されているナフタレン誘導体、特開平2−289676号公報及び同2−88689号公報に開示されているフタロペリノン誘導体、特開平2−250292号公報に開示されているスチリルアミン誘導体も、有機発光層の材料として用いることができる。
In addition, dimethylidin derivatives disclosed in European Patent No. 0388768 and JP-A-3-231970 can be used as a material for the organic light emitting layer. Typical examples thereof include 1,4-phenylenedimethylidin; 4,4′-biphenylenedimethylidin; 2,5-xylylenedimethylidylidine; 2,6-naphthylenedimethylidin; 1,4-biphenylene Dimethylidin; 1,4-p-terephenylenedimethylidin; 9,10-anthracenediyl dimethylidin; 4,4 ′-(2,2-di-t-butylphenylvinyl) biphenyl; 4,4 ′ -(2,2-diphenylvinyl) biphenyl and the like, and derivatives thereof.
Further, coumarin derivatives disclosed in JP-A-2-191694, perylene derivatives disclosed in JP-A-2-196885, naphthalene derivatives disclosed in JP-A-2-255789, The phthaloperinone derivatives disclosed in JP-A-289676 and JP-A-2-88689 and the styrylamine derivative disclosed in JP-A-2-250292 can also be used as the material for the organic light emitting layer.

これらの有機発光層材料は、所望の発光色や性能などに応じて適宜選ばれる。なお、有機EL素子における有機発光層は、米国特許第4,769,292号明細書に開示されているように、蛍光物質を加えて形成してもよい。蛍光物質を加えて有機発光層を形成する場合、蛍光物質の添加量は数モル%以下が好ましい。該蛍光物質は電子と正孔との再結合に応答して発光するため、発光機能の一部を担うことになる。   These organic light emitting layer materials are appropriately selected according to a desired light emission color, performance, and the like. The organic light emitting layer in the organic EL device may be formed by adding a fluorescent substance as disclosed in US Pat. No. 4,769,292. When the organic light emitting layer is formed by adding a fluorescent substance, the amount of the fluorescent substance added is preferably several mol% or less. Since the fluorescent substance emits light in response to recombination of electrons and holes, it plays a part in the light emitting function.

また、有機発光層材料としては、薄膜形成性を有していない化合物を用いることもできる。具体例としては、1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン;1,1,4,4−テトラフェニル−1,3−ブタジエン;テトラフェニルシクロペンタジエンなどが挙げられる。しかし、薄膜形成性を有しないこれらの材料を用いた有機EL素子は、素子の寿命が短いという欠点を有する。   Further, as the organic light emitting layer material, a compound having no thin film forming property can be used. Specific examples include 1,4-diphenyl-1,3-butadiene; 1,1,4,4-tetraphenyl-1,3-butadiene; and tetraphenylcyclopentadiene. However, an organic EL device using these materials which do not have a thin film forming property has a drawback that the lifetime of the device is short.

本発明の有機EL素子の正孔輸送層として、該4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体の層と有機EL素子の正孔輸送層材料として従来より使用されている物質の層との複層構造、あるいは4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体と有機EL素子の正孔輸送層材料として従来より使用されている物質との混合物からなる層を含む複層構造のいずれであってもよい。この場合の好ましい層構造は、該4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体層と、ポルフィリン化合物(特開昭63−295695号公報などに開示されているもの)の層又は有機半導体性オリゴマーの層との複層構造である。   As a hole transport layer of the organic EL device of the present invention, a multilayer structure of a layer of the 4,4′-biphenylenediamine derivative and a layer of a substance conventionally used as a hole transport layer material of the organic EL device; Alternatively, any of a multilayer structure including a layer made of a mixture of a 4,4′-biphenylenediamine derivative and a substance conventionally used as a hole transport layer material of an organic EL device may be used. The preferred layer structure in this case is a layer structure of the 4,4′-biphenylenediamine derivative layer and a layer of a porphyrin compound (as disclosed in JP-A-63-295695) or a layer of an organic semiconductor oligomer. It has a multilayer structure.

上記ポリフィリン化合物の代表例としては、ポリフィン、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−テトラキス(ペルフルオロフェニル)−21H−,23H−ポルフィン;シリコンフタロシアニンオキシド;アルミニウムフタロシアニンクロリド;フタロシアニン(無金属);ジリチウムフタロシアニン;銅テトラメチルフタロシアニン;銅フタロシアニン;クロムフタロシアニン;亜鉛フタロシアニン;鉛フタロシアニン;チタニウムフタロシアニンオキシド;マグネシウムフタロシアニン;銅オクタメチルフタロシアニンンなどが挙げられる。
また、上記有機半導体性オリゴマーとしては、特に一般式(XV)
Representative examples of the above porphyrin compounds include polyfin, 5,10,15,20-tetraphenyl-21H-, 23H-porphine copper (II); 5,10,15,20-tetraphenyl-21H-, 23H-porphine. Zinc (II); 5,10,15,20-tetrakis (perfluorophenyl) -21H-, 23H-porphine; silicon phthalocyanine oxide; aluminum phthalocyanine chloride; phthalocyanine (metal-free); dilithium phthalocyanine; copper tetramethyl phthalocyanine; Phthalocyanine; chromium phthalocyanine; zinc phthalocyanine; lead phthalocyanine; titanium phthalocyanine oxide; magnesium phthalocyanine; copper octamethylphthalocyanine.
In addition, the organic semiconductor oligomer is particularly preferably represented by the general formula (XV)

Figure 2004288640
〔式中、R18,R19及びR20は、それぞれ炭素数1〜10のアルキル基,炭素数1〜10のアルコキシ基又はシクロヘキシル基を示し、それらはたがいに同一でも異なっていてもよく、k,m及びnは、それぞれ1〜3の整数であって、それらの合計量は5以下である。〕で表される化合物が好適である。
Figure 2004288640
[Wherein, R 18 , R 19 and R 20 each represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms or a cyclohexyl group, which may be the same or different, k, m and n are each an integer of 1 to 3, and their total amount is 5 or less. Are preferred.

有機EL素子において、必要に応じて設けられる電子注入層(電子注入輸送層)は、陰極より注入された電子を有機発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては、従来公知の電子伝達化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。   In an organic EL element, an electron injection layer (electron injection transport layer) provided as needed only needs to have a function of transmitting electrons injected from a cathode to an organic light emitting layer. Any of known electron transfer compounds can be selected and used.

この電子伝達化合物の好ましいものとしては、例えば、

Figure 2004288640
で表される化合物が挙げられる。 Preferred examples of the electron transfer compound include, for example,
Figure 2004288640
The compound represented by is mentioned.

なお、電子注入層は電子の注入性,輸送性,障害性のいずれかを有する層であり、上記(98)〜(102)の化合物の他に、Si系,SiC系,CdS系などの結晶性ないし非結晶性材料を用いることもできる。
有機EL素子は、前記の陽極,陰極,有機発光層,必要に応じて設けられる正孔輸送層及び電子注入層以外に、層間の付着性を改善するための層を有していてもよい。このような層、例えば、有機発光層と陰極との付着性を改善するための層の材料の具体例としては、トリス(8−キノリノール)アルミニウム,トリス(8−キノリノール)インジウムなどのキノリノール金属錯体系化合物を挙げることができる。
The electron injecting layer is a layer having any of an electron injecting property, a transporting property, and an obstacle property. In addition to the compounds of (98) to (102), a crystal of Si type, SiC type, CdS type or the like is used. A crystalline or non-crystalline material can also be used.
The organic EL element may have a layer for improving the adhesion between the layers, in addition to the anode, the cathode, the organic light emitting layer, the hole transport layer and the electron injection layer provided as needed. Specific examples of the material of such a layer, for example, a layer for improving the adhesion between the organic light emitting layer and the cathode include quinolinol metal complexes such as tris (8-quinolinol) aluminum and tris (8-quinolinol) indium. Systemic compounds can be mentioned.

以上説明した有機EL素子は、その構成に応じて、例えば以下のようにして製造することができる。
(a)陽極/複層構造の正孔輸送層(4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体層を含む)/有機発光層/陰極の構成を有する有機EL素子の製造
まず、適当な基板上に、所望の電極物質、例えば陽極物質からなる薄膜を、1μm以下、好ましくは10〜200nmの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成して陽極を作製する。次いで、この陽極上に該4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体及び他の正孔輸送層材料の薄膜を形成することにより複層構造の正孔輸送層を設ける。この4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体の薄膜化は真空蒸着法,スピンコート法,キャスト法などの方法により行うことができるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくいなどの点から、真空蒸着法が好ましい。
The organic EL device described above can be manufactured, for example, as follows, depending on the configuration.
(A) Manufacture of an organic EL device having a structure of an anode / a hole transport layer having a multilayer structure (including a 4,4′-biphenylenediamine derivative layer) / an organic light emitting layer / a cathode. An electrode material, for example, a thin film made of an anode material is formed by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 10 to 200 nm, to produce an anode. Next, a hole transport layer having a multilayer structure is provided by forming a thin film of the 4,4′-biphenylenediamine derivative and another material of the hole transport layer on the anode. The thinning of the 4,4′-biphenylenediamine derivative can be performed by a method such as a vacuum evaporation method, a spin coating method, and a casting method. However, a uniform film is easily obtained and a pinhole is hardly generated. From the viewpoint, the vacuum deposition method is preferable.

該4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を薄膜化するに当たって真空蒸着法を適用する場合、その蒸着条件は、使用する4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体の種類、目的とする有機発光層の結晶構造や会合構造などにより異なるが、一般にボート加熱温度50〜400℃、真空度10-6〜10-3Pa、蒸着速度0.01〜50nm/sec、基板温度−50〜+300℃、膜厚5nm〜5μmの範囲で適宜選択することが好ましい。
次に、複層構造の正孔輸送層上に、所望の有機発光層材料を用いて有機発光層を設ける。有機発光層は、真空蒸着法,スピンコート法,キャスト法などの方法により有機発光層材料を薄膜化することにより形成することができるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくいなどの点から、真空蒸着法が好ましい。この後、陰極物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10〜200nmの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成して陰極を作製する。これにより目的とする有機EL素子が得られる。なお、この有機EL素子の製造においても、製造順を逆にして、基板上に陰極/有機発光層/複層構造の正孔輸送層/陽極の順に作製することが可能である。
When a vacuum deposition method is applied to make the 4,4′-biphenylenediamine derivative into a thin film, the deposition conditions include the type of the 4,4′-biphenylenediamine derivative used, the crystal structure of the intended organic light emitting layer, and the like. Generally, the boat heating temperature is 50 to 400 ° C., the degree of vacuum is 10 -6 to 10 -3 Pa, the deposition rate is 0.01 to 50 nm / sec, the substrate temperature is -50 to + 300 ° C., and the film thickness is 5 nm to 5 μm, although it depends on the association structure. It is preferable to select appropriately within the range.
Next, an organic light emitting layer is provided on the hole transport layer having a multilayer structure using a desired organic light emitting layer material. The organic light emitting layer can be formed by thinning the organic light emitting layer material by a method such as a vacuum evaporation method, a spin coating method, a casting method, etc. However, a uniform film is easily obtained and pinholes are generated. A vacuum deposition method is preferable because it is difficult. Thereafter, a thin film made of a cathode material is formed by a method such as evaporation or sputtering so as to have a thickness of 1 μm or less, preferably 10 to 200 nm, to produce a cathode. Thereby, a desired organic EL element is obtained. In the production of this organic EL device, it is possible to reverse the production order and produce a cathode, an organic light emitting layer, a hole transport layer having a multilayer structure, and an anode on a substrate in this order.

(b)陽極/複層構造の正孔輸送層(4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体層を含む)/有機発光層/電子注入層/陰極の構成を有する有機EL素子の製造
まず、適当な基板上に、上記(a)の場合と同様にして陽極,複層構造の正孔輸送層(4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体層を含む)及び有機発光層を形成する。
有機発光層の形成後、この有機発光層上に電子伝達化合物からなる薄膜を、1μm以下、好ましくは5〜100nmの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成して、電子注入層を形成する。この後、陰極物質からなる薄膜を上記(a)の場合と同様にして電子注入層上に形成して、陰極を作成する。これにより目的とする有機EL素子が得られる。なお、この有機EL素子の製造においても、製造順を逆にして、基極上に陰極/電子注入層/有機発光層/正孔輸送層/陽極の順に作成することが可能である。
(B) Manufacture of an organic EL device having a structure of an anode / a hole transport layer having a multilayer structure (including a 4,4′-biphenylenediamine derivative layer) / an organic light emitting layer / an electron injection layer / a cathode. An anode, a hole transporting layer having a multilayer structure (including a 4,4′-biphenylenediamine derivative layer) and an organic light emitting layer are formed thereon in the same manner as in the above (a).
After forming the organic light emitting layer, a thin film made of an electron transfer compound is formed on the organic light emitting layer by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 5 to 100 nm. An electron injection layer is formed. Thereafter, a thin film made of a cathode material is formed on the electron injection layer in the same manner as in the above (a) to form a cathode. Thereby, a desired organic EL element is obtained. In the production of this organic EL device, the production order can be reversed, and a cathode / electron injection layer / organic light-emitting layer / hole transport layer / anode can be formed on the base electrode in this order.

このようにして製造することができる有機EL素子は、陽極を+、陰極を−の極性にして5〜40Vの直流電圧を印加することにより、発光を生じる。逆の極性で電圧を印加しても電流は流れず、発光は全く生じない。また、交流電圧を印加した場合には、陽極が+、陰極が−の極性になった時にのみ発光が生じる。なお、交流電圧を印加する場合、交流の波形は任意でよい。
本発明の有機EL素子は、複層構造の正孔輸送層における正孔輸送材料として、ビフェニル基を5つ有する4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を含むものであり、発光寿命が改善され、耐久性が極めて良い。
The organic EL element that can be manufactured in this manner emits light by applying a DC voltage of 5 to 40 V with the anode having a positive polarity and the cathode having a negative polarity. Even if a voltage is applied with the opposite polarity, no current flows and no light emission occurs. When an AC voltage is applied, light emission occurs only when the anode has a positive polarity and the cathode has a negative polarity. When an AC voltage is applied, the waveform of the AC may be arbitrary.
The organic EL device of the present invention contains a 4,4′-biphenylenediamine derivative having five biphenyl groups as a hole transporting material in a hole transporting layer having a multilayer structure, and has an improved light emission lifetime and improved durability. Very good nature.

次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
製造例1
N,N’−ジアセチル−4,4’−ベンジジン〔東京化成(株)製〕5.03g(18.8ミリモル)、4−ヨードジフェニル12.3g(43.8ミリモル)、無水炭酸カリウム11g(80ミリモル)、銅粉1g(16ミリモル)を300ミリリットルのナスフラスコに入れ、DMSO200ミリリットル中に懸濁させ、180℃で5時間反応させた、無機物をろ過し、ろ過を塩化メチレンで抽出したのち、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、エバポレーターを用いて溶媒を留去した。
次いで、これをテトラヒドロフラン(THF)500ミリリットルに溶解し、水酸化カリウム20gを溶かした水溶液50ミリリットル及びエタノール300ミリリットルを加え、1リットルのフラスコ中で5時間加熱攪拌して加水分解した。これを酸酸エチルで抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。得られた化合物をワコーゲルC−200〔広島和光(株)製〕を担持したカラムを用い、塩化メチレンを展開溶媒として精製したところ、中間体の黄土色粉末9.3gが得られた。
この中間体1.02g(2.09ミリモル)、4−ヨ−ドジフェニル1.54g(5.50ミリモル)、無水炭酸カリウム1.99g(14.4ミリモル)、銅粉1g(16ミリモル)を300ミリリットルの三つ口フラスコに入れ、DMSO200ミリリットル中に懸濁させ、180℃で5時間反応させた。次いで、無機物をろ過し、母液を塩化メチレンで抽出したのち、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、エバポレーターを用いて溶媒を留去した。得られた化合物をワコーゲルC−200〔広島和光(株)製〕を担持したカラムを用い、トルエンを展開溶媒として精製したところ、淡黄色粉末0.50gが得られた。
このものについて、IRを測定したところ、3490,3050,1610,1500,1430,1300,850,770,710cm-1に吸収が認められた。さらに、FD−MSを測定したところ、C60442 =792に対し、m/z=792のピークが得られた。また、 1H−NMRを測定した(溶媒:重クロロホルム、基準物質:テトラメチルシラン(TMS))。そのスペクトル図を第1図に示す。
これらの結果から、該淡黄色粉末は、N,N,N’,N’−テトラキス(4−ビフェニル)−4,4’−ベンジジン〔化合物(61)〕と同定された。収率20%、融点265℃であった。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Production Example 1
N, N'-diacetyl-4,4'-benzidine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 5.03 g (18.8 mmol), 4-iododiphenyl 12.3 g (43.8 mmol), anhydrous potassium carbonate 11 g ( 80 mmol) and 1 g (16 mmol) of copper powder were placed in a 300 ml eggplant flask, suspended in 200 ml of DMSO, reacted at 180 ° C. for 5 hours, inorganic substances were filtered, and the filtration was extracted with methylene chloride. After drying over anhydrous sodium sulfate, the solvent was distilled off using an evaporator.
Next, this was dissolved in 500 ml of tetrahydrofuran (THF), 50 ml of an aqueous solution in which 20 g of potassium hydroxide was dissolved and 300 ml of ethanol were added, and the mixture was heated and stirred in a 1 liter flask for 5 hours to hydrolyze. This was extracted with ethyl acidate and dried over anhydrous sodium sulfate. The obtained compound was purified using a column supporting Wakogel C-200 [manufactured by Hiroshima Wako Co., Ltd.] using methylene chloride as a developing solvent, to obtain 9.3 g of an intermediate ocher powder.
1.02 g (2.09 mmol) of this intermediate, 1.54 g (5.50 mmol) of 4-iododiphenyl, 1.99 g (14.4 mmol) of anhydrous potassium carbonate and 1 g (16 mmol) of copper powder were obtained. The mixture was placed in a 300 ml three-necked flask, suspended in 200 ml of DMSO, and reacted at 180 ° C. for 5 hours. Next, the inorganic substance was filtered, the mother liquor was extracted with methylene chloride, dried over anhydrous sodium sulfate, and then the solvent was distilled off using an evaporator. The resulting compound was purified using a column supporting Wakogel C-200 [manufactured by Hiroshima Wako Co., Ltd.] using toluene as a developing solvent to obtain 0.50 g of a pale yellow powder.
As a result of an IR measurement, absorption was observed at 3490, 3050, 1610, 1500, 1430, 1300, 850, 770 and 710 cm -1 . Further, when the FD-MS was measured, a peak of m / z = 792 was obtained for C 60 H 44 N 2 = 792. 1 H-NMR was measured (solvent: chloroform-d, reference substance: tetramethylsilane (TMS)). The spectrum diagram is shown in FIG.
From these results, the pale yellow powder was identified as N, N, N ', N'-tetrakis (4-biphenyl) -4,4'-benzidine [compound (61)]. The yield was 20% and the melting point was 265 ° C.

製造例2
製造例1で製造した中間体1.03g(2.12ミリモル)、4’−メチル−4−ヨードジフェニル 2. 02g(6.87ミリモル)、無水炭酸カリウム 2. 00g(14.6ミリモル)、銅粉1g(16ミリモル)を、製造例1と同様にして反応させ、淡黄色粉末0.47gを得た。
このもののIRを測定したところ、3490,3060,1600,1500,1420,1290,850,770,710cm-1に吸収が認められた。さらに、FD−MSを測定したところ、C62482 =820に対し、m/z=820のピークが得られた。また、 1H−NMRの測定を行った(溶媒:重クロロホルム、基準物質:テトラメチルシラン(TMS))。そのスペクトル図を第2図に示す。
これらの結果から、該淡黄色粉末は、N,N’−ビス(4−ビフェニル)−N,N’−ビス(4’−メチル−4−ビフェニル)−4,4’−ベンジジン〔化合物(62)〕と同定した。収率27%、融点257℃であった。
Production Example 2
1.03 g (2.12 mmol) of the intermediate prepared in Production Example 1, 2.02 g (6.87 mmol) of 4'-methyl-4-iododiphenyl, 2.00 g (14.6 mmol) of anhydrous potassium carbonate, 1 g (16 mmol) of copper powder was reacted in the same manner as in Production Example 1 to obtain 0.47 g of a pale yellow powder.
As a result of an IR measurement, absorption was observed at 3490, 3060, 1600, 1500, 1420, 1290, 850, 770, and 710 cm -1 . Furthermore, measurement of the FD-MS, with respect to C 62 H 48 N 2 = 820 , a peak of m / z = 820 was obtained. Further, 1 H-NMR was measured (solvent: deuterated chloroform, reference substance: tetramethylsilane (TMS)). The spectrum diagram is shown in FIG.
From these results, the pale yellow powder was found to be N, N'-bis (4-biphenyl) -N, N'-bis (4'-methyl-4-biphenyl) -4,4'-benzidine [compound (62) )]. The yield was 27% and the melting point was 257 ° C.

実施例1
25mm×75mm×1.1mmのガラス基板上に、ITO電極を100nmの厚さで製膜したものを透明支持基板とした。これをイソプロピルアルコールで超音波洗浄した。
この透明支持基板を真空蒸着装置〔日本真空技術(株)製〕の基板ホルダーに固定し、モリブテン製の抵抗加熱ボートにトリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)200mgを入れ、別のモリブテン製抵抗加熱ボートに製造例1で得られた化合物(61)200mgを入れ、さらに、別のモリブテン製抵抗加熱ボ−ドに4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)200mgを入れた。
真空チャンバー内を1×10-4Paまで減圧したのち、MTDATA入りのボートを加熱して0.1〜0.3nm/秒の速度でMTDATAをITO電極上に60nm製膜した。その後、化合物(61)入りのボートを加熱し、化合物(61)を蒸着速度0.1〜0.3nm/秒で堆積させ、膜厚20nmの正孔輸送層を製膜した。続いて、この正孔輸送層の上に、もう一つのボートよりDPVBiを発光層として40nm積層蒸着した。蒸着速度は0.1〜0.2nmであった。
次いで、真空チャンバー内を大気圧に戻し、新たにトリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)100mgを入れたモリブデン製ボートを蒸着装置に取り付けたのち、真空チャンバー内を1×10-4Paまで減圧した。このボートからAlq(電子注入層)を0.1〜0.2nm/秒で20nm堆積させた。
最後に、これを真空チャンバ−から取り出し、上記注入層の上にステンレススチール製のマスクを設置し、再び基板ホルダーに固定した。また、タングステンバスケットに銀ワイヤー0.5gを入れ、モリブテン製ボートにマグネシウムリボン1gを入れたのち、真空チャンバー内を1×10-4Paまで減圧して、マグネシウムを1.8nm/秒、同時に銀を0.1nm/秒の蒸着速度で蒸着して陰極を作 製した。
Example 1
A transparent support substrate was formed by forming an ITO electrode with a thickness of 100 nm on a glass substrate of 25 mm x 75 mm x 1.1 mm. This was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol.
This transparent support substrate was fixed to a substrate holder of a vacuum evaporation apparatus (manufactured by Japan Vacuum Engineering Co., Ltd.), and 200 mg of tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine (MTDATA) was placed in a molybdenum resistance heating boat. 200 mg of the compound (61) obtained in Production Example 1 was put into another molybdenum resistance heating boat, and 4,4'-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl was put into another molybdenum resistance heating boat. (DPVBi) 200 mg was added.
After the pressure in the vacuum chamber was reduced to 1 × 10 −4 Pa, the boat containing MTDATA was heated to form a film of 60 nm MTDATA on the ITO electrode at a rate of 0.1 to 0.3 nm / sec. Thereafter, the boat containing the compound (61) was heated, and the compound (61) was deposited at a deposition rate of 0.1 to 0.3 nm / sec to form a hole transport layer having a thickness of 20 nm. Subsequently, on the hole transport layer, DPVBi was deposited in a thickness of 40 nm from another boat as a light emitting layer. The deposition rate was 0.1-0.2 nm.
Next, the inside of the vacuum chamber was returned to the atmospheric pressure, and a molybdenum boat containing 100 mg of tris (8-quinolinol) aluminum (Alq) was attached to the vapor deposition apparatus, and the pressure in the vacuum chamber was reduced to 1 × 10 −4 Pa. did. 20 nm of Alq (electron injection layer) was deposited from this boat at 0.1 to 0.2 nm / sec.
Finally, it was taken out of the vacuum chamber, a stainless steel mask was placed on the injection layer, and fixed again to the substrate holder. Also, after 0.5 g of silver wire was put in a tungsten basket and 1 g of magnesium ribbon was put in a molybdenum boat, the pressure in the vacuum chamber was reduced to 1 × 10 −4 Pa, and magnesium was changed to 1.8 nm / sec. Was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / sec to produce a cathode.

実施例2
実施例1において、正孔輸送材料として製造例1で得られた化合物(61)の代わりに、製造例2で得られた化合物(62)を用いた以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。
Example 2
A device was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound (62) obtained in Production Example 2 was used instead of the compound (61) obtained in Production Example 1 as a hole transporting material. Was prepared.

比較例1
実施例1において、正孔輸送材料として製造例1で得られた化合物(61)の代わりに、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD)を用いた以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。
比較例2
実施例1において、正孔輸送材料として製造例1で得られた化合物(61)の代わりに、N,N,N’,N’−テトラフェニル−p−フェニレンジアミンを用いた以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。
比較例3
実施例1において、正孔輸送材料として製造例1で得られた化合物(61)の代わりに、N,N,N’,N’−テトラキス−(4−ビフェニル)−m−フェニレンジアミンを用いた以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。
比較例4
実施例1において、正孔輸送材料として製造例1で得られた化合物(61)の代わりに、N,N,N’,N’−テトラキス−(4−ビフェニル)−3,3’−ジメチル−4,4’−ベンジジンを用いた以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。
Comparative Example 1
In Example 1, N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′- instead of the compound (61) obtained in Production Example 1 as a hole transport material. A device was produced in the same manner as in Example 1, except that biphenyl-4,4'-diamine (TPD) was used.
Comparative Example 2
Example 1 was repeated except that N, N, N ', N'-tetraphenyl-p-phenylenediamine was used as the hole transport material in place of the compound (61) obtained in Production Example 1. An element was produced in the same manner as in Example 1.
Comparative Example 3
In Example 1, N, N, N ', N'-tetrakis- (4-biphenyl) -m-phenylenediamine was used as the hole transport material instead of the compound (61) obtained in Production Example 1. Except for the above, an element was fabricated in the same manner as in Example 1.
Comparative Example 4
In Example 1, instead of the compound (61) obtained in Production Example 1 as a hole transporting material, N, N, N ', N'-tetrakis- (4-biphenyl) -3,3'-dimethyl- A device was produced in the same manner as in Example 1, except that 4,4′-benzidine was used.

以上、実施例1〜2、及び比較例1〜4の素子の発光寿命を第1表に示す。
発光寿命はそれぞれの素子を定電流駆動、初期輝度100cd/m2 から始めて50cd/m2 に輝度が半減するまでの時間である。
実施例1〜2の素子は公知の技術のうちで最も発光寿命の長かった正孔輸送材料であるTPD(比較例1)に比べて著しく発光寿命が改善されている。
比較例2のN,N,N’,N’−テトラフェニル−p−フェニレンジアミンは公知の正孔輸送材料であるが、これは分子内にベンゼン環が5つしかないため結晶性が高く、寿命測定中に絶縁破壊を起こしてしまった。これに対し、実施例1〜2の化合物はいずれも分子内にベンゼン環を6つ以上有するため結晶化せず、長時間均一な薄膜を維持できる。
比較例3のN,N,N’,N’−テトラキス−(4−ビフェニル)−m−フェニレンジアミンもまた分子内にベンゼン環を6つ以上有するので薄膜性に問題はないが、発光寿命は著しく短かった。
比較例4のN,N,N’,N’−テトラキス−(4−ビフェニル)−3,3’−ジメチル−4,4’−ベンジジンもまた分子内にベンゼン環を6つ以上有するので薄膜性に問題はないが、発光寿命は著しく短かった。
Table 1 shows the emission lifetimes of the devices of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4.
Emission lifetime constant current driving each of the elements is the time from the initial brightness 100 cd / m 2 until the luminance is halved to 50 cd / m 2 for the first time.
The devices of Examples 1 and 2 have remarkably improved light emission lifetimes as compared with TPD (Comparative Example 1) which is a hole transporting material having the longest light emission lifetime among known techniques.
N, N, N ', N'-tetraphenyl-p-phenylenediamine of Comparative Example 2 is a known hole transporting material, which has high crystallinity because there are only five benzene rings in the molecule. Dielectric breakdown occurred during the life measurement. On the other hand, since the compounds of Examples 1 and 2 all have six or more benzene rings in the molecule, they do not crystallize and can maintain a uniform thin film for a long time.
The N, N, N ′, N′-tetrakis- (4-biphenyl) -m-phenylenediamine of Comparative Example 3 also has six or more benzene rings in the molecule, and thus has no problem in thin film properties, but has an emission lifetime. It was remarkably short.
N, N, N ', N'-tetrakis- (4-biphenyl) -3,3'-dimethyl-4,4'-benzidine of Comparative Example 4 also has six or more benzene rings in the molecule, and thus has a thin film property. Although there was no problem, the emission life was extremely short.

Figure 2004288640
Figure 2004288640

第1図は、製造例1で得られた化合物の 1H−NMRスペクトル図である。FIG. 1 is a 1 H-NMR spectrum of the compound obtained in Production Example 1. 第2図は、製造例2で得られた化合物の 1H−NMRスペクトル図である。FIG. 2 is a 1 H-NMR spectrum of the compound obtained in Production Example 2.

Claims (1)

一般式(III)
Figure 2004288640
〔式中、R10〜R17は、それぞれ水素原子、炭素数1〜6のアルキル基若しくはアルコキシ基又はフェニル基を示し、それらはたがいに同一であっても異なっていてもよく、また、R10とR11,R11とR13,R12とR13,R14とR15,R15と R17及びR16とR17は、それぞれ結合して環を形成していてもよい。〕
で表される4,4’−ビフェニレンジアミン誘導体を、複層構造の正孔輸送層における正孔輸送層材料として少なくとも含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
General formula (III)
Figure 2004288640
[In the formula, R 10 to R 17 each represent a hydrogen atom, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group, which may be the same or different. 10 and R 11 , R 11 and R 13 , R 12 and R 13 , R 14 and R 15 , R 15 and R 17, and R 16 and R 17 may be bonded to each other to form a ring. ]
An organic electroluminescence device comprising at least a 4,4′-biphenylenediamine derivative represented by the formula (1) as a hole transport layer material in a hole transport layer having a multilayer structure.
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JPWO2006073059A1 (en) * 2005-01-05 2008-06-12 出光興産株式会社 Aromatic amine derivative and organic electroluminescence device using the same

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