本発明の有機EL素子は、陽極と陰極との間に、少なくとも界面層、正孔輸送層、発光層を含む。界面層は、陽極と正孔輸送層との間に存在する層であり、特定の縮合多環芳香族炭化水素化合物を主成分とする。
本発明では、特定の縮合多環芳香族炭化水素化合物を含む界面層を設けることにより、駆動電圧の上昇が抑制され、素子の長寿命化が達成される。
界面層を構成する縮合多環芳香族炭化水素化合物は、電気化学的安定性が高く、π共役平面と電極との相互作用により、陽極と界面層との密着性を向上させる。また、界面層と正孔輸送層等の有機層との密着性を向上させ、化学的に安定な層を形成する。ここで、無置換の直線状縮合多環芳香族炭化水素であるナフタセンを用いた場合、分子間の相互作用が強いため基板に対し垂直に配向する。その結果、π電子系と電極との接触は不完全になる。同時に結晶性が高くなり膜の平滑性が低下することで、陽極と界面層以外の層との短絡を生じる可能性が高くなり好ましくない。一方、ルブレンのようにナフタセン骨格の5,6,11,12位の全てに置換基を有し、π電子が疎に分散された面状構造の化合物は、置換基により分子間の相互作用を弱めることができ、結晶性を低下させることができるが、同時に電極との接触においても相互作用を弱めることになり、効率よくEL素子を作動させることが難しい。
本発明で用いる縮合多環芳香族炭化水素化合物は、たとえばナフタセン骨格の5,6,11,12位の置換基の数を1〜3個とすることで、分子間の相互作用低下を制御することができ、それから形成される界面層は、電極との密着性を保持し、化学的安定性を有することができる。この置換基による効果はペンタセン、ベンズアントラセン、クリセン骨格に対しても同様に発現する。これらにより、陽極と有機層の界面における劣化を抑制することが可能となる。本発明においてはさらに、界面層が20nm以下の薄膜でも上記の機能を有する。
本発明の有機EL素子は、陽極と陰極の間に、少なくとも界面層、正孔輸送層、発光層を含んでいればよい。有機EL素子の構成の例として、
(1)陽極/界面層/正孔輸送層/発光層/陰極
(2)陽極/界面層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/陰極
(3)陽極/界面層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(4)陽極/界面層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(5)陽極/界面層/正孔輸送層/電子障壁層/発光層/陰極
(6)陽極/界面層/正孔注入層/電子障壁層/正孔輸送層/発光層/陰極
(7)陽極/界面層/正孔輸送層/発光層/付着改善層/陰極
(8)陽極/界面層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/付着改善層/陰極
(9)陽極/界面層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
(10)陽極/界面層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/絶縁層/陰極
等を挙げることができるが、これらに限定されない。また、陽極と界面層の間に介在層を設けてもよい。
図1に本発明の一実施形態に係る有機EL素子の構成を示す。この有機EL素子は、陰極10及び陽極20と、その間に挟持されている、界面層30、正孔輸送層32、発光層34、電子注入層36からなる。界面層30が縮合多環芳香族炭化水素化合物を含有する。
界面層の厚みは好ましくは20nm以下であり、より好ましくは2〜10nmであり、さらに好ましくは2〜8nmである。20nmを超えると、抵抗が上昇して電流が流れにくくなったり、正孔の移動度が低下したりする可能性がある。一方、2nm未満では、層が形成されない部分が生じる可能性があるため、好ましくない。
界面層に用いる縮合多環芳香族炭化水素化合物は、少なくとも5,6,11,12位に1〜3の置換基を有するナフタセン骨格を有する化合物、少なくとも5,6,7,12,13,14位に1〜5の置換基を有するペンタセン骨格を有する化合物、フェナントリン骨格を有する化合物、クリセン骨格を有する化合物、ベンズアントラセン骨格を有する化合物である。
「5,6,11,12位に1〜3の置換基を有するナフタセン骨格」とは以下に示すナフタセン骨格において、5,6,11,12位から選択される1つから3つの位置に置換基を有する骨格である。より好ましくは2つから3つの位置、さらに好ましくは2つの位置に置換基を有する骨格である。
また、「5,6,7,12,13,14位に1〜5の置換基を有するペンタセン骨格」とは以下に示すペンタセン骨格において、5,6,7,12,13,14位から選択される1つから5つの位置に置換基を有する骨格である。より好ましくは2つから3つの位置、さらに好ましくは2つの位置に置換基を有する骨格である。
上記の化合物の中では、5,6,11,12位に1〜3の置換基を有するナフタセン骨格を有する化合物が、適度に発達したπ共役平面を有するため、電極との密着性が向上し、化学的に安定な層を形成する。置換基としては、例えば、後記する基において、水素原子以外の基を挙げることができる。
5,6,11,12位に1〜3の置換基を有するナフタセン骨格を有する化合物として、下記式(1)で示される化合物を好ましい化合物として例示することができる。
(式(1)中、Q
1〜Q
12は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の核炭素数6〜30のアリール基、アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の核炭素数6〜30のアリーロキシ基、置換もしくは無置換の核炭素数6〜30のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、置換もしくは無置換の核炭素数7〜30のアラルキル基、又は置換もしくは無置換の核原子数5〜30の複素環基を表す。)
尚、この化合物は、5,6,11,12位に1〜3の置換基を有するのだから、Q
1〜Q
4のうち少なくとも1つは水素原子であるが、全ては水素原子ではない。
上記において、Q
1,Q
2,Q
3及びQ
4の少なくとも1以上がアリールであることが好ましい。
より好適な、5,6,11,12位に1〜3の置換基を有するナフタセン骨格を有する化合物として、下記式(2)で示される化合物を例示する。
(式(2)中、Q
3〜Q
12、Q
101〜Q
105、Q
201〜Q
205は、それぞれ独立に、前記式(1)のQ
3〜Q
12と同じ基を表し、これら隣接する2個以上が互いに結合して環を形成してもよい。)
尚、この化合物は、5,6,11,12位に1〜3の置換基を有するのだから、Q
3、Q
4のうち、少なくとも1つは水素原子である。
Q3〜Q12、Q101〜Q105、Q201〜Q205における、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシイソブチル基、1,2−ジヒドロキシエチル基、1,3−ジヒドロキシイソプロピル基、2,3−ジヒドロキシ−t−ブチル基、1,2,3−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、1−クロロエチル基、2−クロロエチル基、2−クロロイソブチル基、1,2−ジクロロエチル基、1,3−ジクロロイソプロピル基、2,3−ジクロロ−t−ブチル基、1,2,3−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、1−ブロモエチル基、2−ブロモエチル基、2−ブロモイソブチル基、1,2−ジブロモエチル基、1,3−ジブロモイソプロピル基、2,3−ジブロモ−t−ブチル基、1,2,3−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、1−ヨードエチル基、2−ヨードエチル基、2−ヨードイソブチル基、1,2−ジヨードエチル基、1,3−ジヨードイソプロピル基、2,3−ジヨード−t−ブチル基、1,2,3−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、1−アミノエチル基、2−アミノエチル基、2−アミノイソブチル基、1,2−ジアミノエチル基、1,3−ジアミノイソプロピル基、2,3−ジアミノ−t−ブチル基、1,2,3−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、1−シアノエチル基、2−シアノエチル基、2−シアノイソブチル基、1,2−ジシアノエチル基、1,3−ジシアノイソプロピル基、2,3−ジシアノ−t−ブチル基、1,2,3−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、1−ニトロエチル基、2−ニトロエチル基、2−ニトロイソブチル基、1,2−ジニトロエチル基、1,3−ジニトロイソプロピル基、2,3−ジニトロ−t−ブチル基、1,2,3−トリニトロプロピル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、1−ノルボルニル基、2−ノルボルニル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基は、−OY1で表される基であり、Y1の例としては、上記のアルキル基と同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキルチオ基は、−SY1で表される基であり、Y1の例としては、上記のアルキル基と同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換の炭素数2〜20のアルケニル基の例としては、上記のアルキル基の例として挙げられた基であって二重結合を含む基が挙げられる。
置換もしくは無置換の核炭素数6〜20のアリールの例としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基、1−ナフタセニル基、2−ナフタセニル基、9−ナフタセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−ビフェニルイル基、3−ビフェニルイル基、4−ビフェニルイル基、p−ターフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−3−イル基、p−ターフェニル−2−イル基、m−ターフェニル−4−イル基、m−ターフェニル−3−イル基、m−ターフェニル−2−イル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、p−t−ブチルフェニル基、p−(2−フェニルプロピル)フェニル基、3−メチル−2−ナフチル基、4−メチル−1−ナフチル基、4−メチル−1−アントリル基、4’−メチルビフェニルイル基、4”−t−ブチル−p−ターフェニル−4−イル基、フルオランテニル基等が挙げられる。フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−フェナントリル基、1−ナフタセニル基、2−ナフタセニル基、9−ナフタセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−ビフェニルイル基、3−ビフェニルイル基、4−ビフェニルイル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、p−t−ブチルフェニル基等がより好ましい。
置換もしくは無置換の核炭素数6〜20のアリーロキシ基は、−OY2で表される基であり、Y2の例としては、上記のアリール基と同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換の核炭素数6〜20のアリールチオ基は、−SY2で表される基であり、Y2の例としては、上記のアリール基と同様の例が挙げられる。
置換もしくは無置換の核炭素数7〜20のアラルキル基の例としては、上記のアルキル基の例として挙げられた基と、上記のアリール基の例として挙げられた基を組み合わせた基が挙げられる。
置換もしくは無置換の核原子数5〜20の複素環基の例としては、1−ピロリル基、2−ピロリル基、3−ピロリル基、ピラジニル基、2−ピリジニル基、3−ピリジニル基、4−ピリジニル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、1−インドリル基、2−インドリル基、3−インドリル基、4−インドリル基、5−インドリル基、6−インドリル基、7−インドリル基、1−イソインドリル基、2−イソインドリル基、3−イソインドリル基、4−イソインドリル基、5−イソインドリル基、6−イソインドリル基、7−イソインドリル基、2−フリル基、3−フリル基、2−ベンゾフラニル基、3−ベンゾフラニル基、4−ベンゾフラニル基、5−ベンゾフラニル基、6−ベンゾフラニル基、7−ベンゾフラニル基、1−イソベンゾフラニル基、3−イソベンゾフラニル基、4−イソベンゾフラニル基、5−イソベンゾフラニル基、6−イソベンゾフラニル基、7−イソベンゾフラニル基、キノリル基、3−キノリル基、4−キノリル基、5−キノリル基、6−キノリル基、7−キノリル基、8−キノリル基、1−イソキノリル基、3−イソキノリル基、4−イソキノリル基、5−イソキノリル基、6−イソキノリル基、7−イソキノリル基、8−イソキノリル基、2−キノキサリニル基、5−キノキサリニル基、6−キノキサリニル基、1−カルバゾリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、4−カルバゾリル基、9−カルバゾリル基、1−フェナンスリジニル基、2−フェナンスリジニル基、3−フェナンスリジニル基、4−フェナンスリジニル基、6−フェナンスリジニル基、7−フェナンスリジニル基、8−フェナンスリジニル基、9−フェナンスリジニル基、10−フェナンスリジニル基、1−アクリジニル基、2−アクリジニル基、3−アクリジニル基、4−アクリジニル基、9−アクリジニル基、1,7−フェナンスロリン−2−イル基、1,7−フェナンスロリン−3−イル基、1,7−フェナンスロリン−4−イル基、1,7−フェナンスロリン−5−イル基、1,7−フェナンスロリン−6−イル基、1,7−フェナンスロリン−8−イル基、1,7−フェナンスロリン−9−イル基、1,7−フェナンスロリン−10−イル基、1,8−フェナンスロリン−2−イル基、1,8−フェナンスロリン−3−イル基、1,8−フェナンスロリン−4−イル基、1,8−フェナンスロリン−5−イル基、1,8−フェナンスロリン−6−イル基、1,8−フェナンスロリン−7−イル基、1,8−フェナンスロリン−9−イル基、1,8−フェナンスロリン−10−イル基、1,9−フェナンスロリン−2−イル基、1,9−フェナンスロリン−3−イル基、1,9−フェナンスロリン−4−イル基、1,9−フェナンスロリン−5−イル基、1,9−フェナンスロリン−6−イル基、1,9−フェナンスロリン−7−イル基、1,9−フェナンスロリン−8−イル基、1,9−フェナンスロリン−10−イル基、1,10−フェナンスロリン−2−イル基、1,10−フェナンスロリン−3−イル基、1,10−フェナンスロリン−4−イル基、1,10−フェナンスロリン−5−イル基、2,9−フェナンスロリン−1−イル基、2,9−フェナンスロリン−3−イル基、2,9−フェナンスロリン−4−イル基、2,9−フェナンスロリン−5−イル基、2,9−フェナンスロリン−6−イル基、2,9−フェナンスロリン−7−イル基、2,9−フェナンスロリン−8−イル基、2,9−フェナンスロリン−10−イル基、2,8−フェナンスロリン−1−イル基、2,8−フェナンスロリン−3−イル基、2,8−フェナンスロリン−4−イル基、2,8−フェナンスロリン−5−イル基、2,8−フェナンスロリン−6−イル基、2,8−フェナンスロリン−7−イル基、2,8−フェナンスロリン−9−イル基、2,8−フェナンスロリン−10−イル基、2,7−フェナンスロリン−1−イル基、2,7−フェナンスロリン−3−イル基、2,7−フェナンスロリン−4−イル基、2,7−フェナンスロリン−5−イル基、2,7−フェナンスロリン−6−イル基、2,7−フェナンスロリン−8−イル基、2,7−フェナンスロリン−9−イル基、2,7−フェナンスロリン−10−イル基、1−フェナジニル基、2−フェナジニル基、1−フェノチアジニル基、2−フェノチアジニル基、3−フェノチアジニル基、4−フェノチアジニル基、10−フェノチアジニル基、1−フェノキサジニル基、2−フェノキサジニル基、3−フェノキサジニル基、4−フェノキサジニル基、10−フェノキサジニル基、2−オキサゾリル基、4−オキサゾリル基、5−オキサゾリル基、2−オキサジアゾリル基、5−オキサジアゾリル基、3−フラザニル基、2−チエニル基、3−チエニル基、2−メチルピロール−1−イル基、2−メチルピロール−3−イル基、2−メチルピロール−4−イル基、2−メチルピロール−5−イル基、3−メチルピロール−1−イル基、3−メチルピロール−2−イル基、3−メチルピロール−4−イル基、3−メチルピロール−5−イル基、2−t−ブチルピロール−4−イル基、3−(2−フェニルプロピル)ピロール−1−イル基、2−メチル−1−インドリル基、4−メチル−1−インドリル基、2−メチル−3−インドリル基、4−メチル−3−インドリル基、2−t−ブチル1−インドリル基、4−t−ブチル1−インドリル基、2−t−ブチル3−インドリル基、4−t−ブチル3−インドリル基等が挙げられる。
式(2)で示される化合物は、好ましくは、Q3〜Q12は水素原子、又は1又は2のベンゼン環から形成される基である。好ましくは、Q101〜Q105、Q201〜Q205は水素原子、又は1又は2のベンゼン環から形成される基である。より好ましくは、Q3〜Q12は水素原子である。より好ましくは、Q101〜Q105、Q201〜Q205は水素原子又はフェニル基である。これらの基は、炭素数1〜6のアルキル基、アリール基等で置換されていてもよい。具体的には、例えば、後記する式(B)の説明において示された、アリール基に置換する好ましい置換基を挙げることができる。
具体的なナフタセン骨格を有する化合物を以下に例示する。
ペンタセン骨格を有する化合物の例としては、上記の化合物において、ナフタセン骨格をペンタセン骨格に変えた化合物を挙げることができる。クリセン骨格を有する化合物及びベンズアントラセン骨格を有する化合物についても同様である。
すなわち、クリセン骨格を有する化合物においては、その1,4,6,7,10,12位に1〜5の置換基を有する化合物が、適度に発達したπ共役平面を有するため、陽極との密着性が向上し、化学的に安定な層を形成するので好ましい。より好ましくは2つから3つの位置、さらに好ましくは2つの位置に置換基を有する骨格である。置換基としては、例えば、前記したナフタセン骨格を有する化合物の説明で挙げた基を挙げることができる。置換位置としては、6,12位が好ましい。
ベンズアントラセン骨格を有する化合物、特にベンゾ[a]アントラセン骨格を有する化合物において、その7,12位に1〜2の置換基を有する化合物が、適度に発達したπ共役平面を有するため、陽極との密着性が向上し、化学的に安定な層を形成するので好ましい。より好ましくは2つの位置に置換基を有する骨格である。置換基としては、例えば、前記したナフタセン骨格を有する化合物の説明で挙げた基を挙げることができる。
本発明の界面層に用いる縮合多環芳香族炭化水素化合物は、π共役平面を有し、電子、正孔、及び酸素への耐性を有する。このため、陽極側領域、例えば、陽極、正孔注入層、正孔輸送層及びそれらの界面の安定性が向上すると考えられる。その結果、駆動電圧の上昇が抑制されると考えられる。
本発明の有機EL素子の発光色は、白色、青色、緑色、赤色等、何色でもよく特に限定されない。
本発明の有機EL素子は、界面層以外は、従来の部材を用いることができるが、以下他の部材について説明する。
有機EL素子は、通常有機EL素子を支持する基板上に作製される。この場合、平滑な基板を用いるのが好ましい。この基板を通して光を取り出すときは、基板は透光性を有し、波長400〜700nmの可視領域の光の透過率が50%以上であるものが望ましい。
このような透光性基板としては、例えば、ガラス板、合成樹脂板等が好適に用いられる。ガラス板としては、ソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等の板が挙げられる。また、合成樹脂板としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂等の板が挙げられる。
陽極は、正孔を正孔注入層、正孔輸送層又は発光層に注入し、4.5eV以上の仕事関数を有することが効果的である。陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウムと酸化亜鉛の混合物、ITOと酸化セリウムの混合物(ITCO)、酸化インジウムと酸化亜鉛の混合物(IZO 登録商標)、酸化インジウムと酸化亜鉛の混合物と酸化セリウムの混合物(IZCO)、酸化インジウムと酸化セリウムの混合物(ICO)、酸化亜鉛と酸化アルミニウムの混合物(AZO)、酸化錫(NESA)、金、銀、白金、銅等が挙げられる。
陽極はこれらの電極物質から蒸着法やスパッタリング法等で形成できる。
発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率を10%より大きくすることが好ましい。また陽極のシート抵抗は、数百Ω/□以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10〜200nmである。陽極上に、更に介在層を積層してもよい。介在層に使用する材料としては、具体的には、アモルファスカーボン、フルオロカーボン、導電性高分子、無機半導体化合物などが挙げられる。
介在層を設ける場合、通常は、陽極、介在層、界面層の順に積層する。この場合、界面層は、介在層との密着性向上に寄与する。また、介在層に用いられる上記の物質と比較して、本発明において界面層に使用される化合物は、塗布法等の他、蒸着法によっても陽極上や導電体層上に成膜できる等、幅広い製造方法が採用できる。
発光層は、以下の機能を有する。
(i)注入機能;電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能
(ii)輸送機能;注入した電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる機能
(iii)発光機能;電子と正孔の再結合させ、これを発光につなげる機能
発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、LB法等の公知の方法を適用することができる。発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。
また樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
発光層に使用できる発光材料又はドーピング材料(ドーパント)としては、例えば、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、コロネン、クリセン、フルオレセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、イミダゾールキレート化オキシノイド化合物、キナクリドン、ルブレン及びこれらの誘導体や蛍光色素等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
発光層に使用できるホスト材料の具体例としては、下記(i)〜(ix)で表される化合物が挙げられる。
下記式(i)で表される非対称アントラセン。
(式中、Ar001は置換もしくは無置換の核炭素数10〜50の縮合芳香族基である。Ar002は置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族基である。X001〜X003は、それぞれ独立に置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族基、置換もしくは無置換の核原子数5〜50の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアラルキル基、置換もしくは無置換の核炭素数6〜50のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の核炭素数6〜50のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基である。a、b及びcは、それぞれ0〜4の整数である。nは1〜3の整数である。また、nが2以上の場合は、[ ]内は、同じでも異なっていてもよい。)上記式において、各基の例として、前記の基を挙げることができる。
下記式(ii)で表される非対称モノアントラセン誘導体。
(式中、Ar003及びAr004は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族環基であり、m及びnは、それぞれ1〜4の整数である。ただし、m=n=1でかつAr003とAr004のベンゼン環への結合位置が左右対称型の場合には、Ar003とAr004は同一ではなく、m又はnが2〜4の整数の場合にはmとnは異なる整数である。
R001〜R010は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族環基、置換もしくは無置換の核原子数5〜50の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアラルキル基、置換もしくは無置換の核炭素数6〜50のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の核炭素数6〜50のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基である。)上記式において、各基の例として、前記の基を挙げることができる。
上記式(ii)において、R001とR008、あるいはR004とR005が結合して環を形成した態様、すなわち、モノナフタセン誘導体においては、非対称である必要はない。
[式中、Ar005及びAr006は、それぞれ置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族基である。L001及びL002は、それぞれ置換もしくは無置換のフェニレン基、置換もしくは無置換のナフタレニレン基、置換もしくは無置換のフルオレニレン基又は置換もしくは無置換のジベンゾシロリレン基である。
mは0〜2の整数、nは1〜4の整数、sは0〜2の整数、tは0〜4の整数である。
また、L001又はAr005は、ピレンの1〜5位のいずれかに結合し、L002又はAr006は、ピレンの6〜10位のいずれかに結合する。ただし、n+tが偶数の時、Ar005,Ar006,L001,L002は下記(1)又は(2)を満たす。
(1) Ar005≠Ar006及び/又はL001≠L002(ここで≠は、異なる構造の基であることを示す。)
(2) Ar005=Ar006かつL001=L002の時
(2−1) m≠s及び/又はn≠t、又は
(2−2) m=sかつn=tの時、
(2−2−1) L001及びL002、又はピレンが、それぞれAr005及びAr006上の異なる結合位置に結合しているか、(2−2−2) L001及びL002、又はピレンが、Ar005及びAr006上の同じ結合位置で結合している場合、L001及びL002又はAr005及びAr006のピレンにおける置換位置が1位と6位、又は2位と7位である場合はない。]上記式において、Ar005及びAr006の例として、前記の基を挙げることができる
下記式(iv)で表される非対称アントラセン誘導体。
(式中、A001及びA002は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数10〜20の縮合芳香族環基である。
Ar007及びAr008は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族環基である。
R011〜R020は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族環基、置換もしくは無置換の核原子数5〜50の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルキル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアラルキル基、置換もしくは無置換の核炭素数6〜50のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の核炭素数6〜50のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜50のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基又はヒドロキシ基である。
Ar007、Ar008、R019及びR020は、それぞれ複数であってもよく、隣接するもの同士で飽和もしくは不飽和の環状構造を形成していてもよい。
ただし、式(iv)において、中心のアントラセンの9位及び10位に、該アントラセン上に示すX−Y軸に対して対称型となる基が結合する場合はない。)上記式において、各基の例として、前記の基を挙げることができる。
(式中、R021〜R030は、それぞれ独立に水素原子,アルキル基,シクロアルキル基,置換してもよいアリール基,アルコキシル基,アリーロキシ基,アルキルアミノ基,アルケニル基,アリールアミノ基又は置換してもよい複素環式基を示し、a及びbは、それぞれ1〜5の整数を示し、それらが2以上の場合、R021同士又はR022同士は、それぞれにおいて、同一でも異なっていてもよく、また、R021同士又はR022同士が結合して環を形成していてもよいし、R023とR024,R025とR026,R027とR028,R029とR030がたがいに結合して環を形成していてもよい。L003は単結合、−O−,−S−,−N(R)−(Rはアルキル基又は置換してもよいアリール基である)、アルキレン基又はアリーレン基を示す。)上記式において、各基の例として、前記の基を挙げることができる。
(式中、R031〜R040は、それぞれ独立に水素原子,アルキル基,シクロアルキル基,アリール基,アルコキシル基,アリーロキシ基,アルキルアミノ基,アリールアミノ基又は置換してもよい複数環式基を示し、c,d,e及びfは、それぞれ1〜5の整数を示し、それらが2以上の場合、R031同士,R032同士,R036同士又はR037同士は、それぞれにおいて、同一でも異なっていてもよく、またR031同士,R032同士,R033同士又はR037同士が結合して環を形成していてもよいし、R033とR034,R039とR040がたがいに結合して環を形成していてもよい。L004は単結合、−O−,−S−,−N(R)−(Rはアルキル基又は置換してもよいアリール基である)、アルキレン基又はアリーレン基を示す。)上記式において、各基の例として、前記の基を挙げることができる。
下記式(vii)で表されるスピロフルオレン誘導体。
(式中、A005〜A008は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のビフェニリル基又は置換もしくは無置換のナフチル基である。)上記式において、各基の例として、前記の基を挙げることができる。
(式中、A011〜A013は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数6〜50のアリーレン基である。A014〜A016は、それぞれ独立に、水素原子、又は置換もしくは無置換の核炭素数6〜50のアリール基である。R041〜R043は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシル基、炭素数5〜18のアリールオキシ基、炭素数7〜18のアラルキルオキシ基、炭素数5〜16のアリールアミノ基、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のエステル基又はハロゲン原子を示し、A011〜A016のうち少なくとも1つは3環以上の縮合芳香族環を有する基である。)上記式において、各基の例として、前記の基を挙げることができる。
(式中、R051及びR052は、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、置換あるいは無置換のアリール基,置換あるいは無置換の複素環基、置換アミノ基、シアノ基またはハロゲン原子を表わす。異なるフルオレン基に結合するR051同士、R052同士は、同じであっても異なっていてもよく、同じフルオレン基に結合するR051及びR052は、同じであっても異なっていてもよい。R053及びR054は、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、置換あるいは無置換のアリール基または置換あるいは無置換の複素環基を表わし、異なるフルオレン基に結合するR053同士、R054同士は、同じであっても異なっていてもよく、同じフルオレン基に結合するR053及びR054は、同じであっても異なっていてもよい。Ar011及びAr012は、ベンゼン環の合計が3個以上の置換あるいは無置換の縮合多環芳香族基またはベンゼン環と複素環の合計が3個以上の置換あるいは無置換の炭素でフルオレン基に結合する縮合多環複素環基を表わし、Ar011及びAr012は、同じであっても異なっていてもよい。nは、1乃至10の整数を表す。)上記式において、各基の例として、前記の基を挙げることができる。
本発明においては、式(i)〜式(vi)で表される化合物の他、多環式縮合芳香族骨格を有する化合物(多環式縮合芳香族骨格含有化合物)及びカルバゾール誘導体を、燐光発光層又は蛍光発光層に含有させるホスト材料として用いることができる。
多環式縮合芳香族骨格の核炭素数は10〜30が好ましい。
置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換もしくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基、置換もしくは無置換のアラルキル基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基又はカルボキシル基が挙げられる。多環式縮合芳香族骨格が複数の置換基を有する場合、それらの2つ以上が環を形成していてもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
置換もしくは無置換のアミノ基は−NX1X2と表され、X1、X2の例としてはそれぞれ、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシイソブチル基、1,2−ジヒドロキシエチル基、1,3−ジヒドロキシイソプロピル基、2,3−ジヒドロキシ−t−ブチル基、1,2,3−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、1−クロロエチル基、2−クロロエチル基、2−クロロイソブチル基、1,2−ジクロロエチル基、1,3−ジクロロイソプロピル基、2,3−ジクロロ−t−ブチル基、1,2,3−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、1−ブロモエチル基、2−ブロモエチル基、2−ブロモイソブチル基、1,2−ジブロモエチル基、1,3−ジブロモイソプロピル基、2,3−ジブロモ−t−ブチル基、1,2,3−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、1−ヨードエチル基、2−ヨードエチル基、2−ヨードイソブチル基、1,2−ジヨードエチル基、1,3−ジヨードイソプロピル基、2,3−ジヨード−t−ブチル基、1,2,3−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、1−アミノエチル基、2−アミノエチル基、2−アミノイソブチル基、1,2−ジアミノエチル基、1,3−ジアミノイソプロピル基、2,3−ジアミノ−t−ブチル基、1,2,3−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、1−シアノエチル基、2−シアノエチル基、2−シアノイソブチル基、1,2−ジシアノエチル基、1,3−ジシアノイソプロピル基、2,3−ジシアノ−t−ブチル基、1,2,3−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、1−ニトロエチル基、2−ニトロエチル基、2−ニトロイソブチル基、1,2−ジニトロエチル基、1,3−ジニトロイソプロピル基、2,3−ジニトロ−t−ブチル基、1,2,3−トリニトロプロピル基、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基、1−ナフタセニル基、2−ナフタセニル基、9−ナフタセニル基、4−スチリルフェニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−ビフェニルイル基、3−ビフェニルイル基、4−ビフェニルイル基、p−ターフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−3−イル基、p−ターフェニル−2−イル基、m−ターフェニル−4−イル基、m−ターフェニル−3−イル基、m−ターフェニル−2−イル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、p−t−ブチルフェニル基、p−(2−フェニルプロピル)フェニル基、3−メチル−2−ナフチル基、4−メチル−1−ナフチル基、4−メチル−1−アントリル基、4’−メチルビフェニルイル基、4”−t−ブチル−p−ターフェニル−4−イル基、2−ピロリル基、3−ピロリル基、ピラジニル基、2−ピリジニル基、3−ピリジニル基、4−ピリジニル基、2−インドリル基、3−インドリル基、4−インドリル基、5−インドリル基、6−インドリル基、7−インドリル基、1−イソインドリル基、3−イソインドリル基、4−イソインドリル基、5−イソインドリル基、6−イソインドリル基、7−イソインドリル基、2−フリル基、3−フリル基、2−ベンゾフラニル基、3−ベンゾフラニル基、4−ベンゾフラニル基、5−ベンゾフラニル基、6−ベンゾフラニル基、7−ベンゾフラニル基、1−イソベンゾフラニル基、3−イソベンゾフラニル基、4−イソベンゾフラニル基、5−イソベンゾフラニル基、6−イソベンゾフラニル基、7−イソベンゾフラニル基、2−キノリル基、3−キノリル基、4−キノリル基、5−キノリル基、6−キノリル基、7−キノリル基、8−キノリル基、1−イソキノリル基、3−イソキノリル基、4−イソキノリル基、5−イソキノリル基、6−イソキノリル基、7−イソキノリル基、8−イソキノリル基、2−キノキサリニル基、5−キノキサリニル基、6−キノキサリニル基、1−フェナンスリジニル基、2−フェナンスリジニル基、3−フェナンスリジニル基、4−フェナンスリジニル基、6−フェナンスリジニル基、7−フェナンスリジニル基、8−フェナンスリジニル基、9−フェナンスリジニル基、10−フェナンスリジニル基、1−アクリジニル基、2−アクリジニル基、3−アクリジニル基、4−アクリジニル基、9−アクリジニル基、1,7−フェナンスロリン−2−イル基、1,7−フェナンスロリン−3−イル基、1,7−フェナンスロリン−4−イル基、1,7−フェナンスロリン−5−イル基、1,7−フェナンスロリン−6−イル基、1,7−フェナンスロリン−8−イル基、1,7−フェナンスロリン−9−イル基、1,7−フェナンスロリン−10−イル基、1,8−フェナンスロリン−2−イル基、1,8−フェナンスロリン−3−イル基、1,8−フェナンスロリン−4−イル基、1,8−フェナンスロリン−5−イル基、1,8−フェナンスロリン−6−イル基、1,8−フェナンスロリン−7−イル基、1,8−フェナンスロリン−9−イル基、1,8−フェナンスロリン−10−イル基、1,9−フェナンスロリン−2−イル基、1,9−フェナンスロリン−3−イル基、1,9−フェナンスロリン−4−イル基、1,9−フェナンスロリン−5−イル基、1,9−フェナンスロリン−6−イル基、1,9−フェナンスロリン−7−イル基、1,9−フェナンスロリン−8−イル基、1,9−フェナンスロリン−10−イル基、1,10−フェナンスロリン−2−イル基、1,10−フェナンスロリン−3−イル基、1,10−フェナンスロリン−4−イル基、1,10−フェナンスロリン−5−イル基、2,9−フェナンスロリン−1−イル基、2,9−フェナンスロリン−3−イル基、2,9−フェナンスロリン−4−イル基、2,9−フェナンスロリン−5−イル基、2,9−フェナンスロリン−6−イル基、2,9−フェナンスロリン−7−イル基、2,9−フェナンスロリン−8−イル基、2,9−フェナンスロリン−10−イル基、2,8−フェナンスロリン−1−イル基、2,8−フェナンスロリン−3−イル基、2,8−フェナンスロリン−4−イル基、2,8−フェナンスロリン−5−イル基、2,8−フェナンスロリン−6−イル基、2,8−フェナンスロリン−7−イル基、2,8−フェナンスロリン−9−イル基、2,8−フェナンスロリン−10−イル基、2,7−フェナンスロリン−1−イル基、2,7−フェナンスロリン−3−イル基、2,7−フェナンスロリン−4−イル基、2,7−フェナンスロリン−5−イル基、2,7−フェナンスロリン−6−イル基、2,7−フェナンスロリン−8−イル基、2,7−フェナンスロリン−9−イル基、2,7−フェナンスロリン−10−イル基、1−フェナジニル基、2−フェナジニル基、1−フェノチアジニル基、2−フェノチアジニル基、3−フェノチアジニル基、4−フェノチアジニル基、1−フェノキサジニル基、2−フェノキサジニル基、3−フェノキサジニル基、4−フェノキサジニル基、2−オキサゾリル基、4−オキサゾリル基、5−オキサゾリル基、2−オキサジアゾリル基、5−オキサジアゾリル基、3−フラザニル基、2−チエニル基、3−チエニル基、2−メチルピロール−1−イル基、2−メチルピロール−3−イル基、2−メチルピロール−4−イル基、2−メチルピロール−5−イル基、3−メチルピロール−1−イル基、3−メチルピロール−2−イル基、3−メチルピロール−4−イル基、3−メチルピロール−5−イル基、2−t−ブチルピロール−4−イル基、3−(2−フェニルプロピル)ピロール−1−イル基、2−メチル−1−インドリル基、4−メチル−1−インドリル基、2−メチル−3−インドリル基、4−メチル−3−インドリル基、2−t−ブチル−1−インドリル基、4−t−ブチル−1−インドリル基、2−t−ブチル−3−インドリル基、4−t−ブチル−3−インドリル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換のアルキル基の例としては、上記インデリペリレン誘導体のR1〜R20で例示した基を挙げることができる。
置換もしくは無置換のアルケニル基の例としては、ビニル基、アリル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1,3−ブタンジエニル基、1−メチルビニル基、スチリル基、4−ジフェニルアミノスチリル基、4−ジ−p−トリルアミノスチリル基、4−ジ−m−トリルアミノスチリル基、2,2−ジフェニルビニル基、1,2−ジフェニルビニル基、1−メチルアリル基、1,1−ジメチルアリル基、2−メチルアリル基、1−フェニルアリル基、2−フェニルアリル基、3−フェニルアリル基、3,3−ジフェニルアリル基、1,2−ジメチルアリル基、1−フェニル−1−ブテニル基、3−フェニル−1−ブテニル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換のシクロアルキル基の例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換のアルコキシ基は、−OYで表される基であり、Yの例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシイソブチル基、1,2−ジヒドロキシエチル基、1,3−ジヒドロキシイソプロピル基、2,3−ジヒドロキシ−t−ブチル基、1,2,3−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、1−クロロエチル基、2−クロロエチル基、2−クロロイソブチル基、1,2−ジクロロエチル基、1,3−ジクロロイソプロピル基、2,3−ジクロロ−t−ブチル基、1,2,3−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、1−ブロモエチル基、2−ブロモエチル基、2−ブロモイソブチル基、1,2−ジブロモエチル基、1,3−ジブロモイソプロピル基、2,3−ジブロモ−t−ブチル基、1,2,3−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、1−ヨードエチル基、2−ヨードエチル基、2−ヨードイソブチル基、1,2−ジヨードエチル基、1,3−ジヨードイソプロピル基、2,3−ジヨード−t−ブチル基、1,2,3−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、1−アミノエチル基、2−アミノエチル基、2−アミノイソブチル基、1,2−ジアミノエチル基、1,3−ジアミノイソプロピル基、2,3−ジアミノ−t−ブチル基、1,2,3−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、1−シアノエチル基、2−シアノエチル基、2−シアノイソブチル基、1,2−ジシアノエチル基、1,3−ジシアノイソプロピル基、2,3−ジシアノ−t−ブチル基、1,2,3−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、1−ニトロエチル基、2−ニトロエチル基、2−ニトロイソブチル基、1,2−ジニトロエチル基、1,3−ジニトロイソプロピル基、2,3−ジニトロ−t−ブチル基、1,2,3−トリニトロプロピル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基の例としては、上記インデリペリレン誘導体のR1〜R20で例示した基を挙げることができる。
置換もしくは無置換の芳香族複素環基の例としては、上記インデリペリレン誘導体のR1〜R20で例示した基を挙げることができる。
置換もしくは無置換のアラルキル基の例としては、ベンジル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニルイソプロピル基、2−フェニルイソプロピル基、フェニル−t−ブチル基、α−ナフチルメチル基、1−α−ナフチルエチル基、2−α−ナフチルエチル基、1−α−ナフチルイソプロピル基、2−α−ナフチルイソプロピル基、β−ナフチルメチル基、1−β−ナフチルエチル基、2−β−ナフチルエチル基、1−β−ナフチルイソプロピル基、2−β−ナフチルイソプロピル基、1−ピロリルメチル基、2−(1−ピロリル)エチル基、p−メチルベンジル基、m−メチルベンジル基、o−メチルベンジル基、p−クロロベンジル基、m−クロロベンジル基、o−クロロベンジル基、p−ブロモベンジル基、m−ブロモベンジル基、o−ブロモベンジル基、p−ヨードベンジル基、m−ヨードベンジル基、o−ヨードベンジル基、p−ヒドロキシベンジル基、m−ヒドロキシベンジル基、o−ヒドロキシベンジル基、p−アミノベンジル基、m−アミノベンジル基、o−アミノベンジル基、p−ニトロベンジル基、m−ニトロベンジル基、o−ニトロベンジル基、p−シアノベンジル基、m−シアノベンジル基、o−シアノベンジル基、1−ヒドロキシ−2−フェニルイソプロピル基、1−クロロ−2−フェニルイソプロピル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換のアリールオキシ基は、−OZと表され、Zの例としてはフェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基、1−ナフタセニル基、2−ナフタセニル基、9−ナフタセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−ビフェニルイル基、3−ビフェニルイル基、4−ビフェニルイル基、p−ターフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−3−イル基、p−ターフェニル−2−イル基、m−ターフェニル−4−イル基、m−ターフェニル−3−イル基、m−ターフェニル−2−イル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、p−t−ブチルフェニル基、p−(2−フェニルプロピル)フェニル基、3−メチル−2−ナフチル基、4−メチル−1−ナフチル基、4−メチル−1−アントリル基、4’−メチルビフェニルイル基、4”−t−ブチル−p−ターフェニル−4−イル基、2−ピロリル基、3−ピロリル基、ピラジニル基、2−ピリジニル基、3−ピリジニル基、4−ピリジニル基、2−インドリル基、3−インドリル基、4−インドリル基、5−インドリル基、6−インドリル基、7−インドリル基、1−イソインドリル基、3−イソインドリル基、4−イソインドリル基、5−イソインドリル基、6−イソインドリル基、7−イソインドリル基、2−フリル基、3−フリル基、2−ベンゾフラニル基、3−ベンゾフラニル基、4−ベンゾフラニル基、5−ベンゾフラニル基、6−ベンゾフラニル基、7−ベンゾフラニル基、1−イソベンゾフラニル基、3−イソベンゾフラニル基、4−イソベンゾフラニル基、5−イソベンゾフラニル基、6−イソベンゾフラニル基、7−イソベンゾフラニル基、2−キノリル基、3−キノリル基、4−キノリル基、5−キノリル基、6−キノリル基、7−キノリル基、8−キノリル基、1−イソキノリル基、3−イソキノリル基、4−イソキノリル基、5−イソキノリル基、6−イソキノリル基、7−イソキノリル基、8−イソキノリル基、2−キノキサリニル基、5−キノキサリニル基、6−キノキサリニル基、1−フェナンスリジニル基、2−フェナンスリジニル基、3−フェナンスリジニル基、4−フェナンスリジニル基、6−フェナンスリジニル基、7−フェナンスリジニル基、8−フェナンスリジニル基、9−フェナンスリジニル基、10−フェナンスリジニル基、1−アクリジニル基、2−アクリジニル基、3−アクリジニル基、4−アクリジニル基、9−アクリジニル基、1,7−フェナンスロリン−2−イル基、1,7−フェナンスロリン−3−イル基、1,7−フェナンスロリン−4−イル基、1,7−フェナンスロリン−5−イル基、1,7−フェナンスロリン−6−イル基、1,7−フェナンスロリン−8−イル基、1,7−フェナンスロリン−9−イル基、1,7−フェナンスロリン−10−イル基、1,8−フェナンスロリン−2−イル基、1,8−フェナンスロリン−3−イル基、1,8−フェナンスロリン−4−イル基、1,8−フェナンスロリン−5−イル基、1,8−フェナンスロリン−6−イル基、1,8−フェナンスロリン−7−イル基、1,8−フェナンスロリン−9−イル基、1,8−フェナンスロリン−10−イル基、1,9−フェナンスロリン−2−イル基、1,9−フェナンスロリン−3−イル基、1,9−フェナンスロリン−4−イル基、1,9−フェナンスロリン−5−イル基、1,9−フェナンスロリン−6−イル基、1,9−フェナンスロリン−7−イル基、1,9−フェナンスロリン−8−イル基、1,9−フェナンスロリン−10−イル基、1,10−フェナンスロリン−2−イル基、1,10−フェナンスロリン−3−イル基、1,10−フェナンスロリン−4−イル基、1,10−フェナンスロリン−5−イル基、2,9−フェナンスロリン−1−イル基、2,9−フェナンスロリン−3−イル基、2,9−フェナンスロリン−4−イル基、2,9−フェナンスロリン−5−イル基、2,9−フェナンスロリン−6−イル基、2,9−フェナンスロリン−7−イル基、2,9−フェナンスロリン−8−イル基、2,9−フェナンスロリン−10−イル基、2,8−フェナンスロリン−1−イル基、2,8−フェナンスロリン−3−イル基、2,8−フェナンスロリン−4−イル基、2,8−フェナンスロリン−5−イル基、2,8−フェナンスロリン−6−イル基、2,8−フェナンスロリン−7−イル基、2,8−フェナンスロリン−9−イル基、2,8−フェナンスロリン−10−イル基、2,7−フェナンスロリン−1−イル基、2,7−フェナンスロリン−3−イル基、2,7−フェナンスロリン−4−イル基、2,7−フェナンスロリン−5−イル基、2,7−フェナンスロリン−6−イル基、2,7−フェナンスロリン−8−イル基、2,7−フェナンスロリン−9−イル基、2,7−フェナンスロリン−10−イル基、1−フェナジニル基、2−フェナジニル基、1−フェノチアジニル基、2−フェノチアジニル基、3−フェノチアジニル基、4−フェノチアジニル基、1−フェノキサジニル基、2−フェノキサジニル基、3−フェノキサジニル基、4−フェノキサジニル基、2−オキサゾリル基、4−オキサゾリル基、5−オキサゾリル基、2−オキサジアゾリル基、5−オキサジアゾリル基、3−フラザニル基、2−チエニル基、3−チエニル基、2−メチルピロール−1−イル基、2−メチルピロール−3−イル基、2−メチルピロール−4−イル基、2−メチルピロール−5−イル基、3−メチルピロール−1−イル基、3−メチルピロール−2−イル基、3−メチルピロール−4−イル基、3−メチルピロール−5−イル基、2−t−ブチルピロール−4−イル基、3−(2−フェニルプロピル)ピロール−1−イル基、2−メチル−1−インドリル基、4−メチル−1−インドリル基、2−メチル−3−インドリル基、4−メチル−3−インドリル基、2−t−ブチル−1−インドリル基、4−t−ブチル−1−インドリル基、2−t−ブチル−3−インドリル基、4−t−ブチル−3−インドリル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基は−COOYと表され、Yの例は、上記の置換もしくは無置換のアルコキシ基のYと同じである。
多環式縮合芳香族骨格含有化合物の置換基は、置換もしくは無置換のアリール基又はヘテロアリール基であることが好ましい。アリール基やヘテロアリール基を置換基として導入することにより、エネルギーギャップの調整や分子会合の防止による有機EL素子の長寿命化を図ることができる。
多環式縮合芳香族骨格は、下記式(1)〜式(4)のいずれかで表されることが好ましい。これらの骨格は置換されていてもよい。
式(1)〜(3)中、Ar1〜Ar4は、それぞれ、核炭素数4〜10の単環構造あるいは縮合環構造を表す。
式(4)中、Npは、ナフタレンを示す。Ar5及びAr6は、Npの置換基であり、それぞれ、炭素数5〜14の置換もしくは無置換のアリール基の、単独又は複数の組み合わせで構成される置換基を示す。ただし。Ar5及びAr6は、それぞれアントラセンを含まない。
式(1)で表される骨格を含む化合物としては、例えば、置換もしくは無置換のフェナントレン、クリセン等が挙げられる。
式(2)で表される骨格を含む化合物としては、例えば、置換もしくは無置換のアセナフチレン、アセナフテン、フルオランテン等が挙げられる。
式(3)で表される骨格を含む化合物としては、例えば、置換もしくは無置換のベンゾフルオランテン等が挙げられる。
多環式縮合芳香族骨格含有化合物は、下記式(10)で表されるフェナントレンを骨格として含むフェナントレン及びその誘導体が好ましい。
フェナントレン誘導体の置換基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカン、ハロアルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基が挙げられる。
フェナントレン誘導体としては、例えば、下記のものが挙げられる。
また、多環式縮合芳香族骨格含有化合物は、下記式(11)で表されるクリセンを骨格として含むクリセン及びその誘導体が好ましい。
クリセン誘導体としては、例えば、下記のものが挙げられる。
また、多環式縮合芳香族骨格含有化合物は、下記式(12)で表される骨格(ベンゾ[c]フェナントレン)を含むベンゾ[c]フェナントレン及びその誘導体が好ましい。
ベンゾ[c]フェナントレン誘導体としては、例えば、下記のものが挙げられる。
多環式縮合芳香族骨格含有化合物は、下記式(13)で表される骨格(ベンゾ[c]クリセン)を含むベンゾ[c]クリセン及びその誘導体が好ましい。
ベンゾ[c]クリセン誘導体としては、例えば、下記のものが挙げられる。
多環式縮合芳香族骨格含有化合物は、下記式(14)で表される骨格(ジベンゾ[c,g]フェナントレン)を含むジベンゾ[c,g]フェナントレン及びその誘導体が好ましい。
ジベンゾ[c,g]フェナントレン誘導体としては、例えば、下記のものが挙げられる。
多環式縮合芳香族骨格含有化合物は、下記式(15)で表されるフルオランテンを骨格として含むフルオランテン及びその誘導体が好ましい。
フルオランテン誘導体としては、例えば、下記のものが挙げられる。
置換もしくは無置換のベンゾフルオランテンとしては、例えば、下記式(151)で表されるベンゾ[b]フルオランテン誘導体や、式(152)で表されるベンゾ[k]フルオランテン誘導体が挙げられる。
式(151)及び式(152)中、X1〜X24は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、直鎖、分岐もしくは環状のアルキル基、直鎖、分岐もしくは環状のアルコキシ基、又は置換もしくは無置換のアリール基を表す。
なお、アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基等の炭素環式芳香族基、例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基等の複素環式芳香族基を表す。
X1〜X24は、好ましくは、水素原子、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子)、炭素数1〜16の直鎖、分岐もしくは環状のアルキル基(例えば、前記の基が挙げられる。)、炭素数1〜16の直鎖、分岐もしくは環状のアルコキシ基(例えば、前記の基が挙げられる。)、又は炭素数4〜16の置換もしくは無置換のアリール基(例えば、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基、4−n−プロピルフェニル基、4−イソプロピルフェニル基、4−n−ブチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−イソペンチルフェニル基、4−tert−ペンチルフェニル基、4−n−ヘキシルフェニル基、4−シクロヘキシルフェニル基、4−n−オクチルフェニル基、4−n−デシルフェニル基、2,3−ジメチルフェニル基、2,4−ジメチルフェニル基、2,5−ジメチルフェニル基、3,4−ジメチルフェニル基、5−インダニル基、1,2,3,4−テトラヒドロ−5−ナフチル基、1,2,3,4−テトラヒドロ−6−ナフチル基、2−メトキシフェニル基、3−メトキシフェニル基、4−メトキシフェニル基、3−エトキシフェニル基、4−エトキシフェニル基、4−n−プロポキシフェニル基、4−イソプロポキシフェニル基、4−n−ブトキシフェニル基、4−n−ペンチルオキシフェニル基、4−n−ヘキシルオキシフェニル基、4−シクロヘキシルオキシフェニル基、4−n−ヘプチルオキシフェニル基、4−n−オクチルオキシフェニル基、4−n−デシルオキシフェニル基、2,3−ジメトキシフェニル基、2,5−ジメトキシフェニル基、3,4−ジメトキシフェニル基、2−メトキシ−5−メチルフェニル基、3−メチル−4−メトキシフェニル基、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基、2−クロロフェニル基、3−クロロフェニル基、4−クロロフェニル基、4−ブロモフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、3,4−ジクロロフェニル基、2−メチル−4−クロロフェニル基、2−クロロ−4−メチルフェニル基、3−クロロ−4−メチルフェニル基、2−クロロ−4−メトキシフェニル基、4−フェニルフェニル基、3−フェニルフェニル基、4−(4’−メチルフェニル)フェニル基、4−(4’−メトキシフェニル)フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、4−エトキシ−1−ナフチル基、6−メトキシ−2−ナフチル基、7−エトキシ−2−ナフチル基、2−フリル基、2−チエニル基、3−チエニル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基等)であり、より好ましくは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、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炭素数6〜12のアリール基であり、さらに好ましくは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は炭素数6〜10の炭素環式芳香族基である。
式(151)で表されるベンゾ[b]フルオランテン誘導体としては、例えば、下記のものが挙げられる。
式(152)で表されるベンゾ[k]フルオランテン誘導体としては、例えば、下記のものが挙げられる。
さらに、多環式縮合芳香族骨格含有化合物は、下記式(16)で表されるトリフェニレンを骨格として含むトリフェニレン及びその誘導体が好ましい。骨格の炭素の一部は窒素であってもよい。
トリフェニレン誘導体としては、例えば、下記のものが挙げられる。
なお、多環式縮合芳香族骨格には、窒素原子が含まれていてもよい。例えば、多環式縮合芳香族骨格含有化合物は下記のものであってもよい。
式(4)の骨格を含む化合物としては、例えば、下記式(41)〜式(48)で表される化合物が挙げられる。
式(41)中、Npは、置換もしくは無置換のナフタレンを示し、nは0〜3の整数である。
式(42)中、Ar1及びAr2はそれぞれ置換されてもよいナフタレン又は置換されてもよいフェナントレンを示す。Ar3は置換されてもよい核炭素数6〜30のアリーレニル基を示す。
ただし、Ar1、Ar2、及びAr3のうち少なくとも一つは、ナフタレンである。R1、R7、R8はそれぞれ水素原子又は置喚基を示す。a、b、及びcは、それぞれ1〜3の整数である。
kは1〜4の整数であり、kが2以上のときR1は同じでも異なってもよい。
式(43)中、Ar3は核炭素数6〜30のアリーレニル基を示し、R1、R8、R11〜R23はそれぞれ水素原子又は置喚基を示す。
kは1〜4の整数であり、kが2以上のときR1は同じでも異なってもよい。
式(44)中、Ar3は核炭素数6〜30のアリーレニル基を示し、R1、R8、R11〜R19、R21〜R30はそれぞれ水素原子又は置喚基を示す。
kは1〜4の整数であり、kが2以上のときR1は同じでも異なってもよい。
式(45)中、Ar3は核炭素数6〜30のアリーレニル基を示し、R1、R8、R17〜R19、R21〜R36はそれぞれ水素原子又は置喚基を示す。
kは1〜4の整数であり、kが2以上のときR1は同じでも異なってもよい。
式(46)中、Ar3は核炭素数6〜30のアリーレニル基を示し、R1、R8、R31〜R43はそれぞれ水素原子又は置喚基を示す。
kは1〜4の整数であり、kが2以上のときR1は同じでも異なってもよい。
式(47)中、Ar3は核炭素数6〜30のアリーレニル基を示し、R1、R8、R51〜R65はそれぞれ水素原子又は置喚基を示す。
kは1〜4の整数であり、kが2以上のときR1は同じでも異なってもよい。
式(48)中、Ar3は核炭素数6〜30のアリーレニル基を示し、R1、R8、R51〜R58、R70〜R74はそれぞれ水素原子又は置喚基を示す。
kは1〜4の整数であり、kが2以上のときR1は同じでも異なってもよい。
具体的な化合物としては、例えば、以下のものが挙げられる。
さらに、多環式縮合芳香族骨格含有化合物としては、例えば、下記式(49)で表されるオリゴナフタレン誘導体を挙げることができる。
(式中、nは1又は2であり、Ar1は、式(50)又は式(51)で表される置換基であり、Ar2は式(52)又は式(53)で表される基であり、Ar3は式(54)又は式(55)で表される置換基であり、R1〜R3は、それぞれ、水素原子、炭素数6以下の直鎖もしくは分岐アルキル基、脂環式アルキル基、置換もしくは無置換の芳香環、置換もしくは無置換のヘテロ芳香環、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基、シリル基、エステル基、カルボニル基、ハロゲンのいずれかを表す。)
また、オリゴナフタレン誘導体は、式(56)で示される化合物でもよい。
(式中、nは1又は2であり、Ar1は、式(57)又は式(58)で表される置換基であり、Ar2は式(59)で表される基であり、Ar3は式(60)又は式(61)で表される置換基であり、R1〜R3は、それぞれ、水素原子、炭素数6以下の直鎖もしくは分岐アルキル基、脂環式アルキル基、置換もしくは無置換の芳香環、置換もしくは無置換のヘテロ芳香環、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基、シリル基、エステル基、カルボニル基、ハロゲンのいずれかを表す。)
より具体的には、オリゴナフタレン誘導体として、式(62)で示される化合物が挙げられる。
(式中、nは1又は2であり、Ar1は、式(63)又は式(64)で表される置換基であり、Ar3は式(65)又は式(66)で表される置換基であり、R1及びR3は、それぞれ、水素原子、炭素数6以下の直鎖もしくは分岐アルキル基、脂環式アルキル基、置換もしくは無置換の芳香環、置換もしくは無置換のヘテロ芳香環、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基、シリル基、エステル基、カルボニル基、ハロゲンのいずれかを表す。)
また、オリゴナフタレン誘導体は、式(67)で示される化合物でもよい。
(式中、nは1又は2であり、Ar1は、式(68)又は式(69)で表される置換基であり、Ar3は式(70)又は式(71)で表される置換基であり、R1及びR3は、それぞれ、水素原子、炭素数6以下の直鎖もしくは分岐アルキル基、脂環式アルキル基、置換もしくは無置換の芳香環、置換もしくは無置換のヘテロ芳香環、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基、シリル基、エステル基、カルボニル基、ハロゲンのいずれかを表す。)
特に、式(72)で示される化合物が好ましい。
(式中、nは1又は2であり、Ar1は、式(73)又は式(74)で表される置換基であり、Ar3は式(75)又は式(76)で表される置換基であり、R1及びR3は、それぞれ、水素原子、炭素数6以下の直鎖もしくは分岐アルキル基、脂環式アルキル基、置換もしくは無置換の芳香環、置換もしくは無置換のヘテロ芳香環、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基、シリル基、エステル基、カルボニル基、ハロゲンのいずれかを表す。)
さらに、式(77)で示される化合物が好ましい。
(式中、nは1又は2であり、Ar1は、式(78)又は式(79)で表される置換基であり、Ar3は式(80)又は式(81)で表される置換基であり、R1及びR3は、それぞれ、水素原子、炭素数6以下の直鎖もしくは分岐アルキル基、脂環式アルキル基、置換もしくは無置換の芳香環、置換もしくは無置換のヘテロ芳香環、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基、シリル基、エステル基、カルボニル基、ハロゲンのいずれかを表す。)
炭素数6以下のアルキル基としては、具体的には、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、i−ペンチル基、n−ヘキシル基等が挙げられる。
脂環式アルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換の芳香環としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、ピレニル基、スピロフルオレニル基等が挙げられる。
無置換又は置換を有するヘテロ芳香環としては、ピリジル基、インドリル基、カルバゾリル基、チエニル基、フリル基等が挙げられる。
式(49)で示されるオリゴナフタレン誘導体の具体例としては、下記式に示されるオリゴナフタレン誘導体を挙げることができる。
本明細書において、Meはメチル、Buはブチルを表す。
また、オリゴナフタレン誘導体として、下記の式(82)で示されるものを挙げることができる。
(式中R1〜R6は、それぞれ、水素、炭素数1〜4のアルコキシ基、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換のアミノ基であり、nは2〜4の整数である。)
このようなオリゴナフタレン化合物としては、例えば下記に表されるものが挙げられる。
他の多環式縮合芳香族骨格含有化合物として、下記式(21)〜(24)に示す化合物が挙げられる。
R1a−Ar11−Ar12−Ar13−R1b …(21)
式(21)中、R1a,R1b,Ar11,Ar12及びAr13は、それぞれ、置換もしくは無置換のベンゼン環、又は、置換もしくは無置換の、ナフタレン環、クリセン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、フェナントレン環、ベンゾフェナントレン環、ジベンゾフェナントレン環、ベンゾトリフェニレン環、ベンゾ[b]フルオランテン環、ベンゾクリセン環及びピセン環から選択される縮合芳香族炭化水素環を表す。
Ar12が、置換もしくは無置換のベンゼン環、又は置換もしくは無置換の2,7−フェナントレンジイル基又はトリフェニレン基の場合、[R1a−Ar11−]と[R1b−Ar13−]とは、互いに異なる構造を有する基である。
R2a−Ar21−Ar22−R2b …(22)
式(22)中、R2a、Ar21は、それぞれ、置換もしくは無置換のナフタレン環である。
R2bは、置換もしくは無置換の、フェナントレン環、トリフェニレン環、ベンゾフェナントレン環、ジベンゾフェナントレン環、ベンゾトリフェニレン環、フルオランテン環、ベンゾクリセン環及びピセン環から選択される縮合芳香族炭化水素基を表す。
Ar22は、置換もしくは無置換の、ベンゼン環、ナフタレン環、クリセン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、ベンゾフェナントレン環、ジベンゾフェナントレン環、ベンゾトリフェニレン環、ベンゾクリセン環、ベンゾ[b]フルオランテン環及びピセン環から選択される縮合芳香族炭化水素基を表す。
また、R2a,R2bの置換基はアリール基でなく、Ar21又はAr22がナフタレン環の場合はAr21及びAr22の置換基はアリール基でない。
式(22−1)中、R
2a,R
2bは、それぞれ、置換もしくは無置換の、フェナントレン環、トリフェニレン環、ベンゾフェナントレン環、ジベンゾフェナントレン環、ベンゾトリフェニレン環、ベンゾ[b]フルオランテン環、フルオランテン環、ベンゾクリセン環及びピセン環から選択される縮合芳香族炭化水素基を表す。
また、R2a,R2bの置換基はアリール基でない。
式(23)中、Ar
31,Ar
32,Ar
33,B
31,B
32,B
33,B
34は、それぞれ、置換もしくは無置換のベンゼン環、又は、置換もしくは無置換の、ナフタレン環、クリセン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、フェナントレン環、ベンゾフェナントレン環、ジベンゾフェナントレン環、ベンゾトリフェニレン環、ベンゾ[b]フルオランテン環、ベンゾクリセン環及びピセン環から選択される縮合芳香族炭化水素環であり、pは0または1である。Ar
31,Ar
32,Ar
33,B
31,B
32,B
33,B
34は、1又は複数の置換基を有してもよい。
Ar31,Ar32,Ar33,B31,B32,B33,B34が1又は複数の置換基を有する場合、置換基は、置換もしくは無置換の、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、炭素数5〜18のシクロアルキル基、炭素数3〜20のシリル基、シアノ基又はハロゲン原子であることが好ましい。Ar32の置換基はさらに炭素数6〜22のアリール基でもよい。
置換基が窒素原子を有さないので、ホスト材料の安定性を高くし素子寿命を長くすることができる。
なお、Ar32が置換基としてアリール基を有する場合、その数は好ましくは2つ以下であり、1つ以下がより好ましい。
置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、ネオペンチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−ペンチルヘキシル基、1−ブチルペンチル基、1−ヘプチルオクチル基、3−メチルペンチル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換の炭素数1〜20のハロアルキル基としては、例えば、クロロメチル基、1−クロロエチル基、2−クロロエチル基、2−クロロイソブチル基、1,2−ジクロロエチル基、1,3−ジクロロイソプロピル基、2,3−ジクロロ−t−ブチル基、1,2,3−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、1−ブロモエチル基、2−ブロモエチル基、2−ブロモイソブチル基、1,2−ジブロモエチル基、1,3−ジブロモイソプロピル基、2,3−ジブロモ−t−ブチル基、1,2,3−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、1−ヨードエチル基、2−ヨードエチル基、2−ヨードイソブチル基、1,2−ジヨードエチル基、1,3−ジヨードイソプロピル基、2,3−ジヨード−t−ブチル基、1,2,3−トリヨードプロピル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換の炭素数5〜18のシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、3,5−テトラメチルシクロヘキシル基等が挙げられ、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、3,5−テトラメチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
置換もしくは無置換の炭素数3〜20のシリル基としては、例えば、アルキルシリル基、アリールシリル基、又は、アラルキルシリル基が好ましく、例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリブチルシリル基、トリオクチルシリル基、トリイソブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチルイソプロイルシリル基、ジメチルプロピルシリル基、ジメチルブチルシリル基、ジメチルターシャリーブチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、フェニルジメチルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、ジフェニルターシャリーブチルシリル基、トリフェニルシリル基等があげられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
置換もしくは無置換の炭素数6〜22のアリール基の例としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、クリセニル基、フルオランテニル基、9,10−ジアルキルフルオレニル基、9,10−ジアリールフルオレニル基、トリフェニレニル基、フェナントレニル基、ベンゾフェナントレニル基、ジベンゾフェナントレニル基、ベンゾトリフェニレニル基、ベンゾクリセニル基、ジベンゾフラニル基が好ましく、より好ましくは炭素数6〜18のフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、クリセニル基、フルオランテニル基、9,10−ジメチルフルオレニル基、トリフェニレニル基、フェナントレニル基、ベンゾフェナントレニル基、ジベンゾフラニル基であり、さらにより好ましくは炭素数6〜14のフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、ジベンゾフラニル基である。
R4a−Ar41−R4b …(24)
式(24)中、R4a、R4b、Ar41は、それぞれ、置換もしくは無置換のベンゼン環、又は、置換もしくは無置換の、ナフタレン環、クリセン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、フェナントレン環、ベンゾフェナントレン環、ジベンゾフェナントレン環、ベンゾトリフェニレン環、ベンゾ[b]フルオランテン環、ベンゾクリセン環及びピセン環から選択される縮合芳香族炭化水素環である。R4a、R4b、Ar41は、1又は複数の置換基を有してもよい。
R4a、R4b、Ar41が1つ又は複数の置換基を有する場合、置換基は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、炭素数5〜18のシクロアルキル基、炭素数3〜20のシリル基、シアノ基又はハロゲン原子であることが好ましい。Ar41の置換基はさらに炭素数6〜22のアリール基でもよい。
置換基が窒素原子を有さないので、ホスト材料の安定性を高くし素子寿命を長くすることができる。
なお、Ar41が置換基としてアリール基を有する場合、その数は好ましくは2つ以下であり、1つ以下がより好ましい。
R4a、R4b、Ar41の置換基の例は式(23)の置換基と同じである。
りん光性ドーパントを使用する際のホスト化合物の具体例としては、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、8−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等の高分子化合物等が挙げられる。ホスト化合物は単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
カルバゾール誘導体として、次のような化合物を挙げることができる。
例えば、下記式(101)〜(105)のいずれかにより表されるカルバゾール誘導体等が挙げられる。
特に、上記式(101)又は(105)で表される化合物が燐光ホストとして好適に用いられる。
式(101)で示される化合物の例として、下記化合物が挙げられる。
式(103)で示される化合物の例として、下記化合物が挙げられる。
式(101’)又は(103’)で表される化合物が好ましい。
式(101)〜(104)中、R1〜R7は、は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数1〜40(好ましくは炭素数1〜30)のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数3〜30(好ましくは炭素数3〜20)の複素環基、置換基を有してもよい炭素数1〜40(好ましくは炭素数1〜30)のアルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6〜40(好ましくは炭素数6〜30)のアリール基、置換基を有してもよい炭素数6〜40(好ましくは炭素数6〜30)のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数7〜40(好ましくは炭素数7〜30)のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数2〜40(好ましくは炭素数2〜30)のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素数1〜80(好ましくは炭素数1〜60)のアルキルアミノ基、置換基を有してもよい炭素数6〜80(好ましくは炭素数6〜60)のアリールアミノ基、置換基を有してもよい炭素数7〜80(好ましくは炭素数7〜60)のアラルキルアミノ基、置換基を有してもよい炭素数3〜10(好ましくは炭素数3〜9)のアルキルシリル基、置換基を有してもよい炭素数6〜30のアリールシリル基(好ましくは炭素数8〜20)又はシアノ基である。R1〜R7は、それぞれ複数であってもよく、隣接するもの同士で飽和もしくは不飽和の環状構造を形成していてもよい。
R1〜R7のハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
R1〜R7の置換基を有してもよい炭素数1〜40のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、ネオペンチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−ペンチルヘキシル基、1−ブチルペンチル基、1−ヘプチルオクチル基、3−メチルペンチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシイソブチル基、1,2−ジヒドロキシエチル基、1,3−ジヒドロキシイソプロピル基、2,3−ジヒドロキシ−t−ブチル基、1,2,3−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、1−クロロエチル基、2−クロロエチル基、2−クロロイソブチル基、1,2−ジクロロエチル基、1,3−ジクロロイソプロピル基、2,3−ジクロロ−t−ブチル基、1,2,3−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、1−ブロモエチル基、2−ブロモエチル基、2−ブロモイソブチル基、1,2−ジブロモエチル基、1,3−ジブロモイソプロピル基、2,3−ジブロモ−t−ブチル基、1,2,3−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、1−ヨードエチル基、2−ヨードエチル基、2−ヨードイソブチル基、1,2−ジヨードエチル基、1,3−ジヨードイソプロピル基、2,3−ジヨード−t−ブチル基、1,2,3−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、1−アミノエチル基、2−アミノエチル基、2−アミノイソブチル基、1,2−ジアミノエチル基、1,3−ジアミノイソプロピル基、2,3−ジアミノ−t−ブチル基、1,2,3−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、1−シアノエチル基、2−シアノエチル基、2−シアノイソブチル基、1,2−ジシアノエチル基、1,3−ジシアノイソプロピル基、2,3−ジシアノ−t−ブチル基、1,2,3−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、1−ニトロエチル基、2−ニトロエチル基、1,2−ジニトロエチル基、2,3−ジニトロ−t−ブチル基、1,2,3−トリニトロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、3,5−テトラメチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
これらの中でも好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、ネオペンチル基、1−メチルペンチル基、1−ペンチルヘキシル基、1−ブチルペンチル基、1−ヘプチルオクチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、3,5−テトラメチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
R1〜R7の置換基を有してもよい炭素数3〜30の複素環基の例示は、上記インデリペリレン誘導体で例示したものと同じである。
好ましくは、2−ピリジニル基、1−インドリジニル基、2−インドリジニル基、3−インドリジニル基、5−インドリジニル基、6−インドリジニル基、7−インドリジニル基、8−インドリジニル基、2−イミダゾピリジニル基、3−イミダゾピリジニル基、5−イミダゾピリジニル基、6−イミダゾピリジニル基、7−イミダゾピリジニル基、8−イミダゾピリジニル基、3−ピリジニル基、4−ピリジニル基、1−インドリル基、2−インドリル基、3−インドリル基、4−インドリル基、5−インドリル基、6−インドリル基、7−インドリル基、1−イソインドリル基、2−イソインドリル基、3−イソインドリル基、4−イソインドリル基、5−イソインドリル基、6 −イソインドリル基、7−イソインドリル基、1−カルバゾリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、4−カルバゾリル基、9−カルバゾリル基等である。
R1〜R7の置換基を有してもよい炭素数1〜40のアルコキシ基は−OYと表される基であり、Yの具体例としては、前記アルキル基で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。
R1〜R7の置換基を有してもよい炭素数6〜40のアリール基としては、例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基、1−ナフタセニル基、2−ナフタセニル基、9−ナフタセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−ビフェニルイル基、3−ビフェニルイル基、4−ビフェニルイル基、p−ターフェニル−4−イル基、p−ターフェニル−3−イル基、p−ターフェニル−2−イル基、m−ターフェニル−4−イル基、m−ターフェニル−3−イル基、m−ターフェニル−2−イル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、p−t−ブチルフェニル基、p−(2−フェニルプロピル)フェニル基、3−メチル−2−ナフチル基、4−メチル−1−ナフチル基、4−メチル−1−アントリル基、4’−メチルビフェニルイル基、4”−t−ブチル−p−ターフェニル−4−イル基、o−クメニル基、m−クメニル基、p−クメニル基、2,3−キシリル基、3,4−キシリル基、2,5−キシリル基、メシチル基等が挙げられる。
これらの中でも好ましくは、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−フェナントリル基、2−ビフェニルイル基、3−ビフェニルイル基、4−ビフェニルイル基、p−トリル基、3,4−キシリル基等が挙げられる。
R1〜R7の置換基を有してもよい炭素数6〜40のアリールオキシ基は−OArと表される基であり、Arの具体例としては、前記アリール基で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。
R1〜R7の置換基を有してもよい炭素数7〜40のアラルキル基としては、多環式縮合芳香族骨格含有化合物の置換基で例示したものと同じである。
好ましくは、ベンジル基、p−シアノベンジル基、m−シアノベンジル基、o−シアノベンジル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニルイソプロピル基、2−フェニルイソプロピル基等である。
R1〜R7の置換基を有してもよい炭素数2〜40のアルケニル基としては、多環式縮合芳香族骨格含有化合物の置換基で例示したものと同じである。
好ましくは、スチリル基、2,2−ジフェニルビニル基、1,2−ジフェニルビニル基等である。
R1〜R7の置換基を有してもよい炭素数1〜80のアルキルアミノ基、置換基を有してもよい炭素数6〜80のアリールアミノ基、置換基を有してもよい炭素数7〜80のアラルキルアミノ基としては−NQ1Q2と表され、Q1、Q2の具体例としては、それぞれ、前記アルキル基、前記アリール基、前記アラルキル基で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。
R1〜R7の置換基を有してもよい炭素数3〜10のアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基等が挙げられる。
R1〜R7の置換基を有してもよい炭素数6〜30のアリールシリル基としては、トリフェニルシリル基、フェニルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基等が挙げられる。
また、R1〜R7が複数あった場合に形成される環状構造としては、ベンゼン環等の不飽和6員環の他、飽和もしくは不飽和の5員環又は7員環構造等が挙げられる。
式(101)〜(104)中、Xは、下記式(111)〜(116)のいずれかで表される基である。
式(111)〜(116)中、R8〜R17は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数1〜40(好ましくは炭素数1〜30)のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数3〜30(好ましくは炭素数3〜20)の複素環基、置換基を有してもよい炭素数1〜40( 好ましくは炭素数1〜30)のアルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6〜40(好ましくは炭素数6〜30)のアリール基、置換基を有してもよい炭素数6〜40( 好ましくは炭素数6〜30)のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数7〜40(好ましくは炭素数7〜30)のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数2〜40(好ましくは炭素数2〜30)のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素数1〜80(好ましくは炭素数1〜60)のアルキルアミノ基、置換基を有してもよい炭素数6〜80(好ましくは炭素数6〜60)のアリールアミノ基、置換基を有してもよい炭素数7〜80(好ましくは炭素数7〜60)のアラルキルアミノ基、置換基を有してもよい炭素数3〜10(好ましくは炭素数3〜9)のアルキルシリル基、置換基を有してもよい炭素数6〜30のアリールシリル基(好ましくは炭素数8〜20)又はシアノ基である。R8〜R17は、それぞれ複数であってもよく、隣接するもの同士で飽和もしくは不飽和の環状構造を形成していてもよい。
R8〜R17の示す各基の具体例としては、前記R1〜R7で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。
式(111)〜(114)中、Y1〜Y3は、それぞれ、−C(R)−(Rは、水素原子、式(101)〜(104)においてXに結合している基又は前記R8,R9,R10,R12,R13,R14のいずれかである。)又は窒素原子である。窒素原子である場合は、Y1〜Y3の少なくとも2つは窒素原子である。Czは下記と同じである。
式(116)において、tは0〜1の整数である。
式(111)で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。
式(112)で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。
式(113)で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。
式(114)で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。
式(115)で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。
式(116)で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。
式(105)中、Wは、下記式(121)〜(125)のいずれかで表される基である。
式(121)〜(125)中、R18〜R25は、式(111)〜(114)のR8〜R17と同様の基である。Y1〜Y3は、式(111)〜(114)のY1〜Y3と同様である。
R18〜R25の示す各基の具体例としては、前記R1〜R7で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。
式(101)〜(105)中、Czは下記式(131)又は(132)で表される基である。
式(131)及び(132)中、Aは、単結合、−SiR26R27−、−NR28−、−O−、−(CR29R30)n−(nは1〜3の整数)又は−S−を表し、R26とR27、R29とR30は互いに結合して飽和もしくは不飽和の環状構造を形成してもよい。R24〜R30は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数1〜40のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数3〜30の複素環基、置換基を有してもよい炭素数1〜40のアルコキシ基、置換基を有してもよい炭素数6〜40のアリール基、置換基を有してもよい炭素数6〜40のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素数7〜40のアラルキル基、置換基を有してもよい炭素数2〜40のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素数1〜80のアルキルアミノ基、置換基を有してもよい炭素数6〜80のアリールアミノ基、置換基を有してもよい炭素数7〜80のアラルキルアミノ基、置換基を有してもよい炭素数3〜10のアルキルシリル基、置換基を有してもよい炭素数6〜30のアリールシリル基又はシアノ基である。R24〜R25は、それぞれ複数であってもよく、隣接するもの同士で飽和もしくは不飽和の環状構造を形成していてもよい。
式(132)中、Zは、置換してもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換してもよい炭素数6〜18のアリール基、又は置換基を有してもよい炭素数7〜40のアラルキル基を表す。
Zの炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、ネオペンチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−ペンチルヘキシル基、1−ブチルペンチル基、1−ヘプチルオクチル基、3−メチルペンチル基等が挙げられ、好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基等が挙げられる。
Zのアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、トリル基、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられ、好ましくは、フェニル基、ビフェニル基、トリル基等が挙げられる。
Zのアラルキル基としては、例えば、α−ナフチルメチル基、1−α−ナフチルエチル基、2−α−ナフチルエチル基、1−α−ナフチルイソプロピル基、2−α−ナフチルイソプロピル基、β−ナフチルメチル基、1−β−ナフチルエチル基、2−β−ナフチルエチル基、1−β− ナフチルイソプロピル基、2−β−ナフチルイソプロピル基、ベンジル基、p−シアノベンジル基、m −シアノベンジル基、o−シアノベンジル基、1−フェニルエチル基、2−フェニルエチル基、1−フェニルイソプロピル基、2−フェニルイソプロピル基等が挙げられ、好ましくは、ベンジル基、p−シアノベンジル基等が挙げられる。
Czの好ましい構造を以下に示す。
Czのさらに好ましい構造を以下に示す。
また、Czが、置換基を有していてもよいカルバゾリル基、又は置換基を有していてもよいアリールカルバゾリル基であると特に好ましい。
式(101)〜(105)において例示した各基の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アラルキル基、アリールオキシ基、アルコシキカルボニル基等が挙げられる。
式(101)〜(105)で表される化合物の具体例を以下に示す。
本発明の有機EL素子においては、発光層に、りん光性ドーパント及び/又は蛍光性ドーパントを含有してもよい。
りん光性ドーパントは三重項励起子から発光することのできる化合物である。三重項励起子から発光する限り特に限定されないが、Ir、Ru、Pd、Pt、Os及びReからなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む金属錯体であることが好ましく、ポルフィリン金属錯体又はオルトメタル化金属錯体が好ましい。りん光性化合物は単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポルフィリン金属錯体としては、ポルフィリン白金錯体が好ましい。
オルトメタル化金属錯体を形成する配位子としては種々のものがあるが、好ましい配位子としては、フェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格又はフェナントロリン骨格を有する化合物、又は2−フェニルピリジン誘導体、7,8−ベンゾキノリン誘導体、2−(2−チエニル)ピリジン誘導体、2−(1−ナフチル)ピリジン誘導体、2−フェニルキノリン誘導体等が挙げられる。これらの配位子は必要に応じて置換基を有してもよい。特に、フッ素化物、トリフルオロメチル基を導入したものが、青色系ドーパントとしては好ましい。さらに補助配位子としてアセチルアセトナート、ピクリン酸等の上記配位子以外の配位子を有していてもよい。
このような金属錯体の具体例は、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム、トリス(2−フェニルピリジン)ルテニウム、トリス(2−フェニルピリジン)パラジウム、ビス(2−フェニルピリジン)白金、トリス(2−フェニルピリジン)オスミウム、トリス(2−フェニルピリジン)レニウム、オクタエチル白金ポルフィリン、オクタフェニル白金ポルフィリン、オクタエチルパラジウムポルフィリン、オクタフェニルパラジウムポルフィリン等が挙げられる。
また、金属錯体の具体例としてさらに、例えば、PQIr(iridium(III)bis(2−phenyl quinolyl−N,C2’) acetylacetonate)等、下記の化合物が挙げられる。
金属錯体は上記具体例に限定されず、要求される発光色、素子性能、使用するホスト化合物により適切な錯体が選ばれる。
本発明の有機EL素子においては、発光層に、りん光性ドーパント及び/又は蛍光性ドーパントを含有してもよい。
りん光性ドーパントは三重項励起子から発光することのできる化合物である。三重項励起子から発光する限り特に限定されないが、Ir、Ru、Pd、Pt、Os及びReからなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む金属錯体であることが好ましく、ポルフィリン金属錯体又はオルトメタル化金属錯体が好ましい。りん光性ドーパントは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポルフィリン金属錯体としては、ポルフィリン白金錯体が好ましい。
オルトメタル化金属錯体を形成する配位子としては種々のものがあるが、好ましい配位子としては、フェニルピリジン骨格、ビピリジル骨格又はフェナントロリン骨格を有する化合物、又は2−フェニルピリジン誘導体、7,8−ベンゾキノリン誘導体、2−(2−チエニル)ピリジン誘導体、2−(1−ナフチル)ピリジン誘導体、2−フェニルキノリン誘導体等が挙げられる。これらの配位子は必要に応じて置換基を有してもよい。特に、フッ素化物、トリフルオロメチル基を導入したものが、青色系ドーパントとしては好ましい。さらに補助配位子としてアセチルアセトナート、ピクリン酸等の上記配位子以外の配位子を有していてもよい。
このような金属錯体の具体例は、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム、トリス(2−フェニルピリジン)ルテニウム、トリス(2−フェニルピリジン)パラジウム、ビス(2−フェニルピリジン)白金、トリス(2−フェニルピリジン)オスミウム、トリス(2−フェニルピリジン)レニウム、オクタエチル白金ポルフィリン、オクタフェニル白金ポルフィリン、オクタエチルパラジウムポルフィリン、オクタフェニルパラジウムポルフィリン等が挙げられるが、これらに限定されず、要求される発光色、素子性能、使用するホスト化合物により適切な錯体が選ばれる。
りん光性ドーパントの発光層における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、0.1〜70質量%であり、1〜30質量%が好ましい。りん光性化合物の含有量が0.1質量%未満では発光が微弱でありその含有効果が十分に発揮されない恐れがあり、70質量%を超える場合は、濃度消光と言われる現象が顕著になり素子性能が低下する恐れがある。
蛍光性ドーパントとしては、アミン系化合物、芳香族化合物、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム錯体等のキレート錯体、クマリン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ビススチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体等から、要求される発光色に合わせて化合物を選択することが好ましく、スチリルアミン化合物、スチリルジアミン化合物、アリールアミン化合物、アリールジアミン化合物がさらに好ましい。また、アミン化合物ではない縮合多環芳香族化合物も好ましい。これらの蛍光性ドーパントは単独でもまた複数組み合わせて使用してもよい。
スチリルアミン化合物及びスチリルジアミン化合物としては、下記式(A)で表されるものが好ましい。
(式中、Ar101はp価の基であり、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、スチルベニル基、ジスチリルアリール基の対応するp価の基であり、Ar102及びAr103はそれぞれ炭素数が6〜20の芳香族炭化水素基であり、Ar101、Ar102及びAr103は置換されていてもよい。Ar101〜Ar103のいずれか一つはスチリル基で置換されている。さらに好ましくはAr102又はAr103の少なくとも一方はスチリル基で置換されている。pは1〜4の整数であり、好ましくは1〜2の整数である。)
ここで、炭素数が6〜20の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナンスリル基、ターフェニル基等が挙げられる。
アリールアミン化合物及びアリールジアミン化合物としては、下記式(B)で表されるものが好ましい。
(式中、Ar111はq価の置換もしくは無置換の核炭素数5〜40の芳香族基であり、Ar112,Ar113はそれぞれ置換もしくは無置換の核炭素数5〜40のアリール基である。qは1〜4の整数であり、好ましくは1〜2の整数である。)
ここで、核炭素数が5〜40のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナンスリル基、ピレニル基、コロニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ピローリル基、フラニル基、チオフェニル基、ベンゾチオフェニル基、オキサジアゾリル基、ジフェニルアントラニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ピリジル基、ベンゾキノリル基、フルオランテニル基、アセナフトフルオランテニル基、スチルベン基、ペリレニル基、クリセニル基、ピセニル基、トリフェニレニル基、ルビセニル基、ベンゾアントラセニル基、フェニルアントラニル基、ビスアントラセニル基等が挙げられ、ナフチル基、アントラニル基、クリセニル基、ピレニル基が好ましい。
Ar111は上記q価の基が好ましく、特に2価であることが好ましい。
なお、前記アリール基に置換する好ましい置換基としては、炭素数1〜6のアルキル基(エチル基、メチル基、i−プロピル基、n−プロピル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、炭素数1〜6のアルコキシ基(エトキシ基、メトキシ基、i−プロポキシ基、n−プロポキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロペントキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、核炭素数5〜40のアリール基、核炭素数5〜40のアリール基で置換されたアミノ基、核炭素数5〜40のアリール基を有するエステル基、炭素数1〜6のアルキル基を有するエステル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
発光層は、必要に応じて正孔輸送材、電子輸送材、ポリマーバインダーを含有してもよい。
発光層の膜厚は、好ましくは5〜50nm、より好ましくは7〜50nm、最も好ましくは10〜50nmである。5nm未満では発光層形成が困難となり、色度の調整が困難となる恐れがあり、50nmを超えると駆動電圧が上昇する恐れがある。
正孔注入層及び正孔輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常5.5eV以下と小さい。このような正孔注入層及び正孔輸送層の材料としてはより低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば104〜106V/cmの電界印加時に、10−4cm2/V・秒以上であれば好ましい。
正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては、窒素原子とアリール基との結合を有する化合物である必要がある。このような化合物としては特に制限はなく、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機EL素子の正孔注入層及び正孔輸送層に使用されている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
ここで、陽極と発光層との間に、本発明における界面層のみを介在させた有機EL素子の場合、発光効率が低下したり、駆動電圧が上昇したりするため、好ましくない。
正孔注入層及び正孔輸送層には、好適には、窒素原子とアリール基との結合を有するヘテロ原子含有化合物が用いられる。
正孔輸送層や正孔輸送層に含まれる材料(正孔輸送材、正孔注入材)は、2個又は3個のアリール基と窒素原子が結合した構造を有する化合物が好ましい。
このような化合物は、後記する比較例1に示すように、直接陽極と接触させる構成にした場合、駆動電圧の経時上昇が認められる。しかし、2個又は3個のアリール基と窒素原子が結合した構造を有する化合物は、正孔輸送性に優れるため、界面層との併用により、素子の駆動電圧を低電圧化すると共に、駆動電圧の経時上昇を抑制することができる。カルバゾリル基を構成する窒素と他の基が結合した化合物であってもよい。
このような正孔輸送材、正孔注入材としては、窒素原子を1〜8個を有する化合物が挙げられる。また、アリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基が挙げられる。これらのアリール基は、更にアルキル基やアリール基で置換されていてもよい。このような置換基としては、前記式(B)の説明において示された、アリール基に置換する好ましい置換基について列記された基が挙げられる。
本発明においては、例えば、下記式で表される芳香族アミン誘導体が使用できる。
Ar
211〜Ar
213、Ar
221〜Ar
223及びAr
203〜Ar
208はそれぞれ置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の核原子数5〜50の芳香族複素環基である。a〜c及びp〜rはそれぞれ0〜3の整数である。Ar
203とAr
204、Ar
205とAr
206、Ar
207とAr
208はそれぞれ互いに連結して飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。
置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族炭化水素基及び置換もしくは無置換の核原子数5〜50の芳香族複素環基の具体例としては、式(1)のQ1〜Q12と同じである。
さらに、正孔注入層及び正孔輸送層に、下記式で表される化合物が使用できる。
Ar
231〜Ar
234はそれぞれ置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の核原子数5〜50の芳香族複素環基である。Lは連結基であり、単結合、もしくは置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の核原子数5〜50の芳香族複素環基である。xは0〜5の整数である。Ar
232とAr
233は互いに連結して飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。ここで置換もしくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族炭化水素基、及び置換もしくは無置換の核原子数5〜50の芳香族複素環基の具体例としては、前記と同様のものがあげられる。
さらに、正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては、例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、編みの置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー(特にチオフェンオリゴマー)等を併用することができる。
正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては上記のものを使用することができるが、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
また2個の縮合芳香族環を分子内に有する化合物、例えば、4,4’−ビス(N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル(以下NPDと略記する)や、トリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4’,4”−トリス(N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(以下MTDATAと略記する)等を用いることが好ましい。また、実施例で用いた化合物も好適に使用できる。
p型Si、p型SiC等の無機化合物も正孔注入層及び正孔輸送層の材料として併用することができる。
正孔注入層及び正孔輸送層は上述した化合物を、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法等の公知の方法により薄膜化することにより形成することができる。正孔注入層及び正孔輸送層の膜厚は特に制限はないが、通常は5nm〜5μmである。正孔注入層及び正孔輸送層は上述した材料の一種又は二種以上からなる一層で構成されてもよいし、異なる化合物からなる複数の正孔注入層及び正孔輸送層を積層したものであってもよい。
発光層に隣接して有機半導体層を設置してもよい。有機半導体層は発光層への正孔注入又は電子注入を助ける層であって、その材料としては、10−10S/cm以上の導電率を有するものが好適である。このような有機半導体層の材料としては、含チオフェンオリゴマーや含アリールアミンオリゴマー等の導電性オリゴマー、含アリールアミンデンドリマー等の導電性デンドリマー等を用いることができる。
電子注入層及び電子輸送層は、発光層への電子の注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、電子移動度が大きい。また付着改善層は、特に陰極との付着が良い材料からなる電子注入層の一種である。
電子輸送層は5nm〜5μmの膜厚で適宜選ばれるが、特に膜厚が厚いとき、電圧上昇を避けるために、104〜106V/cmの電界印加時に電子移動度が10−5cm2/Vs以上であることが好ましい。
電子注入層及び電子輸送層に用いられる材料としては、8−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体やオキサジアゾール誘導体が好適である。8−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン(一般に8−キノリノール又は8−ヒドロキシキノリン)のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウムを挙げることができる。
オキサジアゾール誘導体としては、以下の式で表される電子伝達化合物が挙げられる。
(式中、Ar
301、Ar
302、Ar
303、Ar
305、Ar
306、及びAr
309はそれぞれ置換又は無置換のアリール基を示す。またAr
304、Ar
307、Ar
308はそれぞれ置換又は無置換のアリーレン基を示す。)
ここでアリール基としてはフェニル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基等が挙げられる。また、アリーレン基としてはフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレ基等が挙げられる。また、置換基としては炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。この電子伝達化合物は薄膜形成性のものが好ましい。
上記電子伝達性化合物の具体例としては下記のものを挙げることができる。
(Meはメチル基、tBuはtブチル基を示す。)
さらに、電子注入層及び電子輸送層に用いられる材料として、下記式(E)〜(J)で表されるものも用いることができる。
(式(E)及び(F)中、A311〜A313は、それぞれ窒素原子又は炭素原子である。
Ar311は、置換もしくは無置換の核炭素数6〜60のアリール基、又は置換もしくは無置換の核原子数3〜60のヘテロアリール基であり、Ar311’は、置換もしくは無置換の核炭素数6〜60のアリーレン基又は置換もしくは無置換の核原子数3〜60のヘテロアリーレン基であり、Ar312は、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数6〜60のアリール基、置換もしくは無置換の核原子数3〜60のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基である。ただし、Ar311及びAr312のいずれか一方は、置換もしくは無置換の核炭素数10〜60の縮合環基、又は置換もしくは無置換の核原子数3〜60のモノヘテロ縮合環基である。
L311、L312及びL313は、それぞれ、単結合、置換もしくは無置換の核炭素数6〜60のアリーレン基、置換もしくは無置換の核原子数3〜60のヘテロアリーレン基、又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
R及びR311は、それぞれ水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数6〜60のアリール基、置換もしくは無置換の核原子数3〜60のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基であり、nは0〜5の整数であり、nが2以上の場合、複数のRは同一でも異なっていてもよく、また、隣接するR基同士で結合して、炭素環式脂肪族環又は炭素環式芳香族環を形成していてもよい。)で表される含窒素複素環誘導体。
HAr−L314−Ar321−Ar322 (G)
(式中、HArは、置換基を有していてもよい炭素数3〜40の含窒素複素環であり、L314は、単結合、置換基を有していてもよい炭素数6〜60のアリーレン基、置換基を有していてもよい核原子数3〜60のヘテロアリーレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、Ar321は、置換基を有していてもよい炭素数6〜60の2価の芳香族炭化水素基であり、Ar322は、置換基を有していてもよい炭素数6〜60のアリール基又は置換基を有していてもよい核原子数3〜60のヘテロアリール基である。)で表される含窒素複素環誘導体。
(式中、X301及びY301は、それぞれ炭素数1〜6の飽和若しくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、ヒドロキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ環又はXとYが結合して飽和又は不飽和の環を形成した構造であり、R301〜R304は、それぞれ、水素、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基又はシアノ基である。これらの基は置換されていてもよい。また、隣接した基が置換若しくは無置換の縮合環を形成してもよい。)で表されるシラシクロペンタジエン誘導体。
(式中、R321〜R328及びZ322は、それぞれ、水素原子、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族炭化水素基、ヘテロ環基、置換アミノ基、置換ボリル基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、X302、Y302及びZ321は、それぞれ、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族炭化水素基、ヘテロ環基、置換アミノ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Z321とZ322は相互に結合して縮合環を形成してもよく、nは1〜3の整数を示し、n又は(3−n)が2以上の場合、R321〜R328、X302、Y302、Z322及びZ321は同一でも異なってもよい。但し、nが1、X302、Y302及びR322がメチル基でR328が水素原子又は置換ボリル基の化合物、及びnが3でZ321がメチル基の化合物を含まない。)で表されるボラン誘導体。
[式中、Q301及びQ302は、それぞれ、下記式(K)で示される配位子を表し、L315は、ハロゲン原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基、−OR(Rは、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基である。)又は−O−Ga−Q303(Q304)(Q303及びQ304は、Q301及びQ302と同じ)で示される配位子を表す。]で表されるガリウム錯体。
[式中、環A
301及びA
302は、それぞれ置換基を有してよい互いに縮合した6員アリール環構造である。]で表される金属錯体。
この金属錯体は、n型半導体としての性質が強く、電子注入能力が大きい。さらには、錯体形成時の生成エネルギーも低いために、形成した金属錯体の金属と配位子との結合性も強固になり、発光材料としての蛍光量子効率も大きい。
式(K)の配位子を形成する環A301及びA302の置換基の具体的な例を挙げると、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素のハロゲン原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ステアリル基、トリクロロメチル基等の置換もしくは無置換のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基、3−メチルフェニル基、3−メトキシフェニル基、3−フルオロフェニル基、3−トリクロロメチルフェニル基、3−トリフルオロメチルフェニル基、3−ニトロフェニル基等の置換もしくは無置換のアリール基、メトキシ基、n−ブトキシ基、t−ブトキシ基、トリクロロメトキシ基、トリフルオロエトキシ基、ペンタフルオロプロポキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロポキシ基、6−(パーフルオロエチル)ヘキシルオキシ基等の置換もしくは無置換のアルコキシ基、フェノキシ基、p−ニトロフェノキシ基、p−t−ブチルフェノキシ基、3−フルオロフェノキシ基、ペンタフルオロフェニル基、3−トリフルオロメチルフェノキシ基等の置換もしくは無置換のアリールオキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、t−ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、トリフルオロメチルチオ基等の置換もしくは無置換のアルキルチオ基、フェニルチオ基、p−ニトロフェニルチオ基、p−t−ブチルフェニルチオ基、3−フルオロフェニルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基、3−トリフルオロメチルフェニルチオ基等の置換もしくは無置換のアリールチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、メチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のモノ又はジ置換アミノ基、ビス(アセトキシメチル)アミノ基、ビス(アセトキシエチル)アミノ基、ビス(アセトキシプロピル)アミノ基、ビス(アセトキシブチル)アミノ基等のアシルアミノ基、水酸基、シロキシ基、アシル基、カルバモイル基、メチルカルバモイル基、ジメチルカルバモイル基、エチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、プロイピルカルバモイル基、ブチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等の置換もしくは無置換のカルバモイル基、カルボン酸基、スルフォン酸基、イミド基、シクロペンタン基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、インドリニル基、キノリニル基、アクリジニル基、ピロリジニル基、ジオキサニル基、ピペリジニル基、モルフォリジニル基、ピペラジニル基、カルバゾリル基、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、トリアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基等の複素環基等がある。また、以上の置換基同士が結合してさらなる6員アリール環もしくは複素環を形成してもよい。
有機EL素子の好ましい形態では、電子を輸送する領域又は陰極と有機層の界面領域に、還元性ドーパントを含有する。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性化合物を還元ができる物質と定義される。したがって、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物又は希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、希土類金属の炭酸塩、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも一つの物質を好適に使用することができる。
また、具体的に、好ましい還元性ドーパントとしては、Na(仕事関数:2.36eV)、K(仕事関数:2.28eV)、Rb(仕事関数:2.16eV)及びCs(仕事関数:1.95eV)からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属や、Ca(仕事関数:2.9eV)、Sr(仕事関数:2.0〜2.5eV)、及びBa(仕事関数:2.52eV)からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属が挙げられる。仕事関数が2.9eV以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、K、Rb及びCsからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Rb又はCsであり、最も好ましくは、Csである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機EL素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が2.9eV以下の還元性ドーパントとして、これら2種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Csを含んだ組み合わせ、例えば、CsとNa、CsとK、CsとRbあるいはCsとNaとKとの組み合わせであることが好ましい。Csを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、有機EL素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
陰極と有機層の間に絶縁体や半導体で構成される電子注入層をさらに設けてもよい。このような層により、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。電子注入層が絶縁性薄膜であれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。
絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲニド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができ好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲニドとしては、例えば、Li2O、K2O、Na2S、Na2Se及びNa2Oが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲニドとしては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、及びCaSeが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、LiF、NaF、KF、CsF、LiCl、KCl及びNaCl等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF2、BaF2、SrF2、MgF2及びBeF2といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
また、電子注入層を構成する半導体としては、Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Li、Na、Cd、Mg、Si、Ta、Sb及びZnの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子注入層を構成する無機化合物は、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。
陰極としては、仕事関数の小さい(例えば、4eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、セシウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム/酸化アルミニウム、Al/Li2O、Al/LiO、Al/LiF、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属等が挙げられる。
陰極はこれらの電極物質から蒸着やスパッタリング等により作製できる。
発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は10%より大きくすることが好ましい。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、さらに、膜厚は通常10nm〜1μm、好ましくは50〜200nmである。
一般に、有機EL素子は、超薄膜に電界を印加するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入してもよい。
絶縁性の薄膜層に用いる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。これらの混合物や積層物を用いてもよい。
白色発光等を得る目的で2以上の発光層を備える有機EL素子において、各発光層からの発光量を調整するために、発光層の間に電荷障壁層を設けてもよい。後記する実施例においては、陽極側から、赤色発光層、電荷障壁層、青色発光層の順に配置されている。この態様において、電荷障壁層は電子障壁層として機能する。このため、電子障壁層として機能する材料を用いている。このような配置を行うと、電子障壁層の陰極側に配置された青色発光層で励起子を生成し、よく光る青色発光が得られる。また、青色発光層に含有されるホスト材料のエネルギーギャップは広いため、そのエネルギーを赤色発光層に移動させることで、赤色発光層の発光にも寄与する。
発光層の陰極側、例えば、発光層と電子輸送層の間にホールブロッキング層(正孔障壁層)を設けてもよい。特に、燐光発光層の陰極側にこの層を設けると、発光効率の向上への寄与が大きい。燐光ホストは、一重項エネルギーギャップが大きく、発光層内での電荷の閉じ込めが難しい。このため、電荷及び励起エネルギーを発光層内に閉じ込める機能を有する、ホールブロッキング層を設けることが好ましい。ホールブロッキング層を構成する材料としては、例えば、実施例で使用したようなカルバゾール誘導体を挙げることができる。