JP2015122381A - 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】高効率且つ長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。【解決手段】下記一般式（１）の材料を用いる。式中、X1〜X7はそれぞれ独立に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、炭素数１以上１５以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１８以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５以上１８以下のヘテロアリール基であり、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１２以下のアリール基又は置換若しくは無置換の環形成原子数５以上１３以下のヘテロアリール基であり、Lはフェニレン又はビフェニレンであり、Eは酸素原子又は硫黄原子を表す。【選択図】図１
Description
本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。特に、青色発光領域において、高効率で長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
近年、画像表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス表示装置（Organic Electroluminescence Display：有機ＥＬ表示装置）の開発が盛んになってきている。有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置等とは異なり、陽極及び陰極から注入された正孔及び電子を発光層において再結合させることにより、発光層における有機化合物を含む発光材料を発光させて表示を実現するいわゆる自発光型の表示装置である。
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機EL素子）としては、例えば、陽極、陽極上に配置された正孔輸送層、正孔輸送層上に配置された発光層、発光層上に配置された電子輸送層及び電子輸送層上に配置された陰極から構成された有機エレクトロルミネッセンス素子が知られている。陽極からは正孔が注入され、注入された正孔は正孔輸送層を移動して発光層に注入される。一方、陰極からは電子が注入され、注入された電子は電子輸送層を移動して発光層に注入される。発光層に注入された正孔と電子とが再結合することにより、発光層内で励起子が生成される。有機エレクトロルミネッセンス素子は、その励起子の輻射失活によって発生する光を利用して発光する。尚、有機エレクトロルミネッセンス素子は、以上に述べた構成に限定されず、種々の変更が可能である。
有機エレクトロルミネッセンス素子を表示装置に応用するにあたり、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化が求められている。特に、青色発光領域においては、赤色発光領域および緑色発光領域に比べて、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率と寿命は十分なものとは言い難い。有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を実現するために、正孔輸送層の定常化、安定化などが検討されている。正孔輸送層に用いられる正孔輸送材料としては、カルバゾールやアミンを含む化合物が知られており、これらを組み合わせてジベンゾフランとアミンを有する化合物も知られている。例えば、特許文献１にはフルオレンとジベンゾフランを含むアミン化合物が記載されており、特許文献２にはターフェニル基とジベンゾフランを有するアミン化合物が記載されている。しかし、特許文献１及び２のようなターフェニル基またはフルオレン環構造を含む化合物は、蒸着温度の上昇による材料の熱分解を生じるため製造上望ましくない。
特許文献３にはジベンゾフランを有し、アミン部が２つ以上結合したポリアミン化合物が記載されている。また、特許文献４にはカルバゾールとジベンゾフランを有するアミン化合物が記載されている。特許文献５にはジベンゾフラン誘導体が記載されており、特許文献６にはジベンゾフランとアミンを置換基として有するアントラセン誘導体が記載されている。また、特許文献７にはジベンゾフラン上に直結したアミノ基を有する化合物が記載されており、特許文献８にはアミンを含む置換基を２位の位置に結合したジベンゾフランが記載されている。特許文献９には３−ジベンゾフラン基-フェニル基-アミンの順に連結した構造が記載されている。また、特許文献１０にはフェニル基が重水素化されたアミン誘導体が記載されており、特許文献１１にはジフェニル、又はトリフェニル化されたフェニル基とジベンゾフランを含むモノアミン材料が記載されている。さらに、特許文献１２には３位で結合したジベンゾフランを複数含むモノアミン材料、ならびに３位以外で結合したジベンゾフランを１つ含むモノアミン材料を、複数の発光層を有する有機ＥＬ素子の１つの発光層のホストに用いることが記載されている。特許文献１３にはカルバゾールとジベンゾフランの３位に結合したモノアミン材料が記載されている。
しかしながら、これらの材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子も充分な発光効率と発光寿命を有しているとは言い難く、現在では一層、発光効率が高く、発光寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子が望まれている。
本発明は、上述の問題を解決するものであって、高効率且つ長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。
特に、本発明は、発光層又は発光層と陽極との間に配置される積層膜の一つの膜に用いる高効率で長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態によると、下記一般式（１）で表される有機エレクトロルミネッセンス素子用材料が提供される。
式中、X1〜X7はそれぞれ独立に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、炭素数１以上１５以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１８以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５以上１８以下のヘテロアリール基であり、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１２以下のアリール基又は置換若しくは無置換の環形成原子数５以上１３以下のヘテロアリール基であり、Lは下記一般式（２）で表される２価の連結基であり、nは１又は２であり、Eは酸素原子又は硫黄原子を表す。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、高い正孔耐性と電子耐性を有するジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基の３位の位置に、フェニレン基又はビフェニレン基を介して結合したアミン化合物であることにより、従来多く報告されている２位の位置に結合したアミン化合物よりも、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化及び高効率化を達成することができる。また、Ar1及びAr2の環形成原子数を制限することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の層を蒸着により形成する場合にも熱分解を抑制することができる。
前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、前記Ar1は環形成炭素数６以上１２以下のアリール基であってもよい。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、Ar1の環形成原子数を制限することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の層を蒸着により形成する場合にも熱分解を抑制することができる。
前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、前記Eが酸素原子であってもよい。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、高い正孔耐性と電子耐性を有するジベンゾフラニル基の３位の位置に、フェニレン基又はビフェニレン基を介して結合したアミン化合物であることにより、従来多く報告されている２位の位置に結合したアミン化合物よりも、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化及び高効率化を達成することができる。
前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、前記Ar2は、下記一般式（３）乃至（５）の何れかで表されてもよい。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、Ar2の環形成原子数を制限することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の層を蒸着により形成する場合にも熱分解を抑制することができる。
前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、前記X1〜X7の全てが、水素原子、フッ素原子、重水素原子、炭素数１以上１５以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１８以下のアリール基、又はフルオロアリール基で置換されてもよい。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基を置換する置換基の原子数を制限することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の層を蒸着により形成する場合にも熱分解を抑制することができる。
前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、下記構造式（６）乃至（１２）の何れかで表されてもよい。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、高い正孔耐性と電子耐性を有するジベンゾフラニル基の３位の位置に、フェニレン基又はビフェニレン基を介して結合した上記の何れかのアミン化合物であることにより、従来多く報告されている２位の位置に結合したアミン化合物よりも、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化及び高効率化を達成することができる。また、Ar1及びAr2の環形成原子数、及びジベンゾフラニル基を置換する置換基の原子数を制限することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の層を蒸着により形成する場合にも熱分解を抑制することができる。
また、本発明の一実施形態によると、前記何れか一に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を発光層に含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、高い正孔耐性と電子耐性を有するジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基の３位の位置に、フェニレン基又はビフェニレン基を介して結合したアミン化合物を用いて発光層を形成することで、従来多く報告されている２位の位置に結合したアミン化合物よりも、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化及び高効率化を達成することができる。また、Ar1及びAr2の環形成原子数を制限することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層を蒸着により形成する場合にも熱分解を抑制することができる。
また、本発明の一実施形態によると、前記何れか一に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を発光層と陽極との間に配置される積層膜の一つの膜中に含む有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、高い正孔耐性と電子耐性を有するジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基の３位の位置に、フェニレン基又はビフェニレン基を介して結合したアミン化合物を用いて発光層と陽極との間に配置される積層膜の一つの膜を形成することで、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化及び高効率化を達成することができる。また、Ar1及びAr2の環形成原子数を制限することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層と陽極との間に配置される積層膜の一つの膜を蒸着により形成する場合にも熱分解を抑制することができる。
本発明によると、高効率且つ長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。特に、本発明によると、発光層又は発光層と陽極との間に配置される積層膜の一つの膜に用いる高効率で長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
上述の問題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明者らは、従来はジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基の２位の位置に連結基を介して結合していたアミン化合物を、３位の位置に結合することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化及び高効率化を達成することができることを見出した。
以下、図面を参照して本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子について説明する。但し、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、下記一般式（６）で示されるジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基の３位の位置に、フェニレン基又はビフェニレン基を介して結合したアミン化合物を含む。
式（６）中、Eは酸素原子又は硫黄原子を表す。X1〜X7はそれぞれ独立に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、炭素数１以上１５以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１８以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５以上１８以下のヘテロアリール基である。ハロゲン原子としてはフッ素が好ましい。
X1〜X7として用いる炭素数１以上１５以下のアルキル基としては、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が、特にこれに限定されるものではない。
X1〜X7として用いる置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１８以下のアリール基としては、フェニル基、ビフェニリル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、フルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、テトラフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、トルイル基、ニトロフェニル基、シアノフェニル基、フルオロビフェニリル基、ニトロビフェニリル基、シアノビフェニル基、シアノナフチル基、ニトロナフチル基、フルオロナフチル基、フェナントリル基、ターフェニル基、フルオロターフェニル基などが挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。
X1〜X7として用いる置換若しくは無置換の環形成原子数５以上１８以下のヘテロアリール基としては、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ピラジル基、ピリミジニル基、トリアジン基、イミダゾリル基、アクリジニル基などが挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。
Ar1及びAr2はそれぞれ独立に置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１２以下のアリール基又は置換若しくは無置換の環形成原子数５以上１３以下のヘテロアリール基である。Ar1及びAr2の好ましい置換基としては、フルオロ基、クロロ基、炭素数が１２以下のアルキル基、炭素数が１２以下のフルオロアルキル基、シクロアルキル基、アセチル基、アリールエーテル基、アリールスルフィド基等が挙げられる。
Ar1及びAr2として用いる置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１２以下のアリール基としては、フェニル基、ビフェニリル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、フルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、テトラフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、トルイル基、ニトロフェニル基、シアノフェニル基、フルオロビフェニリル基、ニトロビフェニリル基、シアノビフェニル基、シアノナフチル基、ニトロナフチル基、フルオロナフチル基などが挙げられるが特にこれに限定されるものではない。上記の中でフェニル基、またはビフェニリル基、ナフチル基、フルオロフェニル基が特に好ましく、フェニル基、ビフェニリル基がさらに好ましい。
Ar1及びAr2として用いる置換若しくは無置換の環形成原子数５以上１３以下のヘテロアリール基としては、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ピラジル基、ピリミジニル基、トリアジン基、イミダゾリル基、アクリジニル基、カルバゾリル基などが挙げられるが特にこれに限定されるものではない。
Lは下記一般式（２）で表される２価の連結基であり、nは１又は２である。
本発明において、Lはフェニレン基又はビフェニレン基である。なお、フェニレン基又はビフェニレン基とアミンの窒素原子との結合位置は特に限定されない。
一実施形態において、本発明有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、Eが酸素原子、即ち、ジベンゾフラニル基を有することが好ましい。高い正孔耐性と電子耐性を有するジベンゾフラニル基の３位の位置に、フェニレン基又はビフェニレン基を介して結合したアミン化合物であることにより、従来多く報告されている２位の位置に結合したアミン化合物よりも、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化及び高効率化を達成することができる。
一実施形態において、本発明有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、Ar1が環形成炭素数６以上１２以下のアリール基が好ましい。Ar1の環形成原子数を制限することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の層を蒸着により形成する場合にも熱分解を抑制することができる。
また、一実施形態において、本発明有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、Ar2が、下記一般式（８）乃至（１０）の何れかで表されることが好ましい。
Ar2の環形成原子数を制限することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の層を蒸着により形成する場合にも熱分解を抑制することができる。
一実施形態において、本発明有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、X1〜X7の全てが、水素原子、フッ素原子、重水素原子、炭素数１以上１５以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１８以下のアリール基、又はフルオロアリール基で置換されることが好ましい。X1〜X7として用いる置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１８以下のアリール基としては、フェニル基、ビフェニリル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、フルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、テトラフルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、トルイル基、ニトロフェニル基、シアノフェニル基、フルオロビフェニリル基、ニトロビフェニリル基、シアノビフェニル基、シアノナフチル基、ニトロナフチル基、フルオロナフチル基、フェナントリル基、ターフェニル基、フルオロターフェニル基などが挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。上記の中でフェニル基、またはビフェニリル基が特に好ましい。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料においては、ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基は３位の連結部位でLと結合する。従来報告されている２位での結合では、アミン部位の窒素原子とジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基の酸素原子又は硫黄原子がパラの位置に配置することになり、ラジカルカチオン、およびラジカルアニオンの反応性が高く、長寿命化を実現するのが困難であった。本発明においては、ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基は３位で連結基と結合することにより、正孔ならびに電子に対する化合物の安定性が高まり、更なる長寿命化を実現することができる。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、高い正孔耐性と電子耐性を有するジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基の３位の位置に、フェニレン基又はビフェニレン基を介して結合したアミン化合物であることにより、従来多く報告されている２位の位置に結合したアミン化合物よりも、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化及び高効率化を達成することができる。また、Ar1及びAr2の環形成原子数を制限することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の層を蒸着により形成する場合にも熱分解を抑制することができる。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、一例として、以下の構造式により示された物質である。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、一例として、以下の構造式により示された物質である。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、一例として、以下の構造式により示された物質である。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、一例として、以下の構造式により示された物質である。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、一例として、以下の構造式により示された物質である。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、一例として、以下の構造式により示された物質である。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、一例として、以下の構造式により示された物質である。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層に好適に用いることができる。また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、発光層と陽極との間に配置された積層膜の何れか一層に用いることができる。これにより、正孔輸送性が向上し、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化と高効率化を実現することができる。
（有機エレクトロルミネッセンス素子）
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子１００を示す模式図である。有機エレクトロルミネッセンス素子１００は、例えば、基板１０２、陽極１０４、正孔注入層１０６、正孔輸送層１０８、発光層１１０、電子輸送層１１２、電子注入層１１４及び陰極１１６を備える。一実施形態において、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層に用いることができる。また、一実施形態において、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、発光層と陽極との間に配置された積層膜の何れか一層に用いることができる。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子１００を示す模式図である。有機エレクトロルミネッセンス素子１００は、例えば、基板１０２、陽極１０４、正孔注入層１０６、正孔輸送層１０８、発光層１１０、電子輸送層１１２、電子注入層１１４及び陰極１１６を備える。一実施形態において、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層に用いることができる。また、一実施形態において、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、発光層と陽極との間に配置された積層膜の何れか一層に用いることができる。
例えば、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を正孔輸送層１０８に用いる場合について説明する。基板１０２は、例えば、透明ガラス基板や、シリコン等から成る半導体基板樹脂等のフレキシブルな基板であってもよい。陽極１０４は、基板１０２上に配置され、酸化インジウムスズ（ITO）やインジウム亜鉛酸化物（IZO）等を用いて形成することができる。
正孔注入層１０６は、陽極１０４上に配置され、例えば、下記式ＨＩ１〜ＨＩ３に示す化合物を含む。
正孔輸送層１０８は、正孔注入層１０６上に配置され、上述した本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いて形成される。
発光層１１０は、正孔輸送層１０８上に配置され、例えば、下記式ＨＯ１〜ＨＯ４に示すホスト材料を含み、発光材料をドープして形成することができる。
発光層１１０にドープする発光材料としては、例えば、下記式ＤＰ１〜ＤＰ５に示す化合物を用いることができる。なお、発光材料は、例えば、ホスト材料に対して０．１％〜５０％の割合でドープする。
電子輸送層１１２は、発光層１１０上に配置され、例えば、下記式ＥＴ１〜ＥＴ４に示す化合物を含む。
電子注入層１１４は、電子輸送層１１２上に配置され、例えば、フッ化リチウム（LiF）を含む材料により形成される。陰極１１６は、電子注入層１１４上に配置され、Al等の金属や酸化インジウムスズ（ITO）やインジウム亜鉛酸化物（IZO）等の透明材料により形成される。上記薄膜は、真空蒸着、スパッタ、各種塗布など材料に応じた適切な成膜方法を選択することにより、形成することができる。
本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子１００においては、上述した本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いることにより、駆動電圧の低電圧化と高効率化を実現可能な正孔輸送層が形成される。なお、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、TFTを用いたアクティブマトリクスの有機EL発光装置にも適用することができる。
また、本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子１００においては、上述した本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を発光層、又は発光層と陽極との間に配置された積層膜の何れか一層に用いることにより、駆動電圧の低電圧化と有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化及び高効率化を実現することができる。
（製造方法）
上述した本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、例えば、以下のように合成することができる。
上述した本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、例えば、以下のように合成することができる。
（化合物６の合成）
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三つ口フラスコに、４−ビス（ビフェニリル）アミノフェニルボロン酸ピナコールエステル ４．２ｇと３−ブロモジベンゾフラン ２ｇ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０） ０．１ｇ、炭酸カリウム ３．３ｇ、テトラヒドロフラン １８０ｍｌ、水 ２０ｍｌを加えた後、８０℃で１２時間加熱還流した。空冷後、水を加えて有機層を分取し溶媒留去した。得られた固体をフラッシュカラムクロマトグラフィーによって精製し、白色固体の化合物６を３．６ｇ（収率８０％）得た。
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三つ口フラスコに、４−ビス（ビフェニリル）アミノフェニルボロン酸ピナコールエステル ４．２ｇと３−ブロモジベンゾフラン ２ｇ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０） ０．１ｇ、炭酸カリウム ３．３ｇ、テトラヒドロフラン １８０ｍｌ、水 ２０ｍｌを加えた後、８０℃で１２時間加熱還流した。空冷後、水を加えて有機層を分取し溶媒留去した。得られた固体をフラッシュカラムクロマトグラフィーによって精製し、白色固体の化合物６を３．６ｇ（収率８０％）得た。
（化合物６の同定法）
ＦＡＢ−ＭＳ測定により測定された化合物６の分子量は、５６３．７であった。
ＦＡＢ−ＭＳ測定により測定された化合物６の分子量は、５６３．７であった。
上述した化合物２、６及び２６を正孔輸送材料として用いて、上述した製造方法により、実施例１〜３の有機エレクトロルミネッセンス素子を形成し、化合物１３を正孔輸送材料として用いて実施例４の有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した。また、比較例として、下記に示す化合物５１〜５５を正孔輸送材料として用いて、比較例１〜５の有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した。なお、化合物５３、５４及び５５は、それぞれ特許文献１、２及び１１に基づく比較例化合物である。
本実施例においては、基板１０２には透明ガラス基板を用い、１５０ｎｍの膜厚のＩＴＯで陽極１０４を形成し、６０ｎｍの膜厚のＴＮＡＴＡ（HI1）で正孔注入層１０６を形成し、実施例及び比較例の化合物を用いて３０ｎｍの膜厚の正孔輸送層１０８を形成し、ＡＤＮ（HO1）にＴＢＰ（DP2）を３％ドープした２５ｎｍの膜厚の発光層１１０を形成し、２５ｎｍの膜厚のＡｌｑ３（ET3）で電子輸送層１１２を形成し、１ｎｍの膜厚のＬｉＦで電子注入層１１４を形成し、１００ｎｍの膜厚のＡｌで陰極１１６を形成した。
作成した有機エレクトロルミネッセンス素子について、電圧及び発光効率及び寿命を評価した。なお、電流密度を１０ ｍＡ／ｃｍ２として評価した。
表１に示した結果から、本発明の実施例１〜４では、比較例に比して、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化することが明らかとなった。実施例２と比較例２とを比較すると、ジベンゾフラニル基の３位の位置に、フェニレン基を介して結合したアミン化合物を正孔輸送層１０８に用いた実施例２は、２位の位置に結合したアミン化合物を正孔輸送層１０８に用いた比較例２に比して、長寿命化且つ高効率であり、結合位置による効果が実証された。これは、３位の位置に結合したアミン化合物を正孔輸送層１０８に用いた実施例２では、発光層１１０からの電子の流入を阻止したのに対して、２位の位置に結合したアミン化合物を正孔輸送層１０８に用いた比較例２では、電子のブロック性能が劣り、発光層１１０から正孔輸送層１０８に電子が侵入して、再結合確率の低下と正孔輸送層１０８の劣化を生じたものと推察される。また、実施例２と実施例３とを比較すると、ジベンゾフラニル基を導入することにより、ジベンゾチオフェニル基を導入するよりも長寿命化に有利であることが明らかとなった。また、アミノ基上の置換基Ar1、Ar2において複素環構造を導入した化合物１３を正孔輸送層１０８に使用した場合、実施例４に示したごとく低電圧化、高効率化に効果が認められることが明らかになった。
また、Ar1、Ar2がアリール基である場合、Ar1、Ar2が共にビフェニリル基である化合物６を使用した、実施例２が最も長寿命の素子が得られる。Ar1、Ar2がビフェニリル基より分子量の大きい置換基である比較例３〜５の例においては、電圧、発光効率において同等乃至同等以上の結果を与えるが、寿命においては低下が認められる。これは、分子量の増大および、π-π相互作用の増大により昇華性が低下し、製膜温度の上昇により、３−ジベンゾフラニル基部分に分解をきたした不純物が生じて、これが素子の寿命に悪影響を及ぼしたと考えられる。
１００ 有機ＥＬ素子、１０２ 基板、１０４ 陽極、１０６ 正孔注入層、１０８ 正孔輸送層、１１０ 発光層、１１２ 電子輸送層、１１４ 電子注入層、１１６ 陰極
Claims (8)
- 下記一般式（１）で表されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 前記Ar1は環形成炭素数６以上１２以下のアリール基であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 前記Eが酸素原子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 前記Ar2は、下記一般式（３）乃至（５）の何れかで表されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 前記X1〜X7の全てが、水素原子、フッ素原子、重水素原子、炭素数１以上１５以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１８以下のアリール基、又はフルオロアリール基で置換されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 下記構造式（６）乃至（１２）の何れかで表されることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 請求項１乃至６の何れか一に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を発光層に含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項１乃至６の何れか一に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を発光層と陽極との間に配置される積層膜の一つの膜中に含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
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