JP2017028217A - 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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純太 渕脇
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Abstract

【課題】高い発光効の有機ＥＬ素子用材料及びそれを用いた有機ＥＬ素子の提供。
【解決手段】下記（１）で表される有機ＥＬ材料。

Ar1〜Ar5は置換可能な環炭素数６〜３０のアリール基又は環炭素数４〜３０のヘテロアリール基を、L1、L2は連結基（２）を表す。

Yは単結合又は置換可能な環炭素数６〜３０のアリーレン基を、R1〜R4はＨ、Ｄ、ハロゲン、ＯＨ、ＣＮ、ＮＯ２、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキル又はアリール置換シリル基又はボリル基、置換可能なアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基を表す。
【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、高発光効率、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子用の正孔輸送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、青色発光領域では、緑色発光領域及び赤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駆動電圧が高く、発光効率が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、耐久性の向上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、芳香族アミン系化合物等の様々な化合物が知られているが、発光効率に課題があった。青色発光領域における、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率の向上に有利な材料として、例えば、特許文献１ではジアミン誘導体が提案されている。他方、特許文献２、３においては、アミン構造を三つ持つトリアミン誘導体が提案されているが、イオン化ポテンシャルが過度に小さいこと、エネルギーギャップが小さいことにより、ホール注入性の低下、再結合励起子の散逸等を起こすという問題があり、特に発光層に隣接する正孔輸送層として使用した場合には、発光層からの励起エネルギー移動による効率の低下を起こすため、従来は正孔輸送層として使用することが困難であった。そのため、現在では一層、高効率な有機エレクトロルミネッセンス素子が望まれている。
特開２００２−２４１３５２号公報 国際公開第２００９−１３９４７５号公報 特開２００３−２３８５０１号公報
本発明は、上述の問題を解決するものであって、高発光効率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。
特に、本発明は、青色発光領域において、高発光効率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少なくとも一層に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、以下の一般式（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。
［一般式（１）中、Ar1〜Ar5は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数４以上３０以下のヘテロアリール基であり、L1、L2は独立に以下の一般式（２）で表わされる連結基であり、
一般式（２）中、Yは単結合又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であり、R1〜R4は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルもしくはアリール置換シリル基、アルキルもしくはアリール置換ボリル基、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リール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基である。］
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用材料は、アミン構造を３個有することから正孔移動度が高く、また、L1とL2とがアミンの窒素のメタ位で連結している構造であることから、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位が発光層に比較的近くかつ高い一重項励起エネルギーを持つ結果、発光層から励起エネルギーが移動することが抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を向上させることができる。また、電荷輸送性が向上され、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をさらに向上させることができる。
前記前記L1、L2の少なくとも一方が以下の式（３）ないし（１４）で表わされるアリーレン基から選択されてもよい。
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、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化を実現することができる。
前記L1、L2のいずれか一方は以下の式（１５）ないし（１７）で表わされるアリーレン基から選択されてもよい。
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、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化を実現することができる。
前記Ar1ないしAr5がいずれも独立に以下式（１８）ないし（２６）の構造を含む置換または無置換のアリール基から選択されてもよい。
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、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化を実現することができる。
前記R1ないしR4が水素原子、重水素原子、フェニル基、メチル基、フッ素原子、シアノ基のいずれかであってもよい。
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、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化を実現することができる。
前記L1、L2のいずれか一方が以下の式（２７）ないし（２９）で表されるアリーレン基から選択されてもよい。
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、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化を実現することができる。
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用材料は、分子量が５００以上１０００以下であってもよい。
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、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化を実現することができる。
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用材料は、以下の式（３０）〜（４３）で表されるトリアミン誘導体であってもよい。
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、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化を実現することができる。
本発明の一実施形態によると、前記何れか一の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を少なくとも一層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、少なくとも一層に前記何れかの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、高い発光効率を実現することができる。
前記何れか一の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と陽極との間に配置された積層膜のうちの少なくも一層に含まれてもよい。
前記何れか一の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隣接する層に含まれてもよい。
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は、発光層と陽極との間に配置される積層膜のうちの少なくとも一層に前記何れかの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、高い発光効率を実現することができる。
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、発光層に隣接する層に前記何れかの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、高い発光効率を実現することができる。
本発明によると、高発光効率を実現す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を提供することができる。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、発光層に隣接する正孔輸送層として使用した場合に、アミン構造を３個有することから正孔移動度が高く、また、L1とL2とがアミンの窒素のメタ位で連結している構造であることから、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位が発光層に比較的近くかつ高い一重項励起エネルギーを持つ結果、発光層から励起エネルギーが移動することが抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を向上させることができる。また、電荷輸送性が向上され、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をさらに向上させることができる。特に、青色発光領域において顕著な効果を得ることができる。
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１００を示す概略図である。 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２００を示す概略図である。
上述の問題を解決すべく鋭意検討した結果、ジアミン誘導体をトリアミン誘導体にすることで一重項励起エネルギー準位が低下するが、本発明者らは、３つのアミンの中心に配置するアミンの窒素原子と、両側のアミンの窒素原子とを連結基であるアリーレン基に対してメタ位で連結させる分子構造を採用することで、一重項励起エネルギー準位の低下が抑制できることを見出した。これにより、該トリアミン化合物を用いる層の電荷輸送性が向上し、有機エレクトロルミネッセンス素子の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、以下の一般式（１）で表される、トリアミン化合物である。
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において、一般式（１）中、Ar1〜Ar5は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数４以上３０以下のヘテロアリール基であり、L1、L2は独立に以下の一般式（２）で表わされる連結基であり、
一般式（２）中、Yは単結合又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であり、R1〜R4は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルもしくはアリール置換シリル基、アルキルもしくはアリール置換ボリル基、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リール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基である。］
また、上述したように、一般式（１）におけるL1、L2は一般式（２）で表わされる連結基であり、一般式（２）中、Yは単結合、または置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基である。
前記Yに用いる環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基、フェナントリレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、クォーターフェニレン基、フルオレニレン基、トリフェニレン基、ピレニレン基、ベンゾフルオランテニレン基、クリセニレン基、およびそれらを二つ以上連結した基が挙げられるが、これに限定されるものではない。
前記Yの置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルもしくはアリール置換シリル基、アルキルもしくはアリール置換ボリル基、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リール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基などがあげられるが、これに限定されるものではない。
前記R1ないしR4は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルもしくはアリール置換シリル基、アルキルもしくはアリール置換ボリル基、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リール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基などであり、R1ないしR4の具体例としては、水素原子、フェニル基、ビフェニル基、メチル基、フッ素原子、シアノ基が挙げられるが、これに限定されるものではない。R1ないしR4としては特に水素原子、フェニル基、メチル基、フッ素原子が好ましい。
L1、L2としてはメタフェニレン基、(2,3’)-ビフェニレン基、(3,3’)-ビフェニレン基、(3,4’)-ビフェニレン基、ターフェニレン基、クォーターフェニレン基が挙げられるが、これに限定されるものではない。L1、L2としては特にメタフェニレン基ないし(2,3’)-ビフェニレン基が好ましい。
一般式（１）におけるAr1〜Ar5に用いる環形成炭素数６以上３０以下のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、フルオレニル基、トリフェニレン基、ビフェニレン基、ピレニル基、ベンゾフルオランテニル基、クリセニル基、フェニルナフチル基、ナフチルフェニル基等を挙げられるが、これらに限定されるものではない。Ar1〜Ar5に用いる環形成炭素数６以上３０以下のアリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基が特に好ましい。
また、Ar1〜Ar5に用いる環形成炭素数４以上３０以下のヘテロアリール基としては、ピリジル基、キノリニル基、キノキサリニル基、フェナンスロリニル基、ピロリル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、トリアゾリル基、フラニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、チオフェニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、シロール基、ベンゾシロール基、ジベンゾシロール基等が挙げれられる。
また、Ar1〜Ar5の置換基としては、炭素数１以上２４以下のアルキル基、アルコキシ基又はフェニル基等が挙げられる。炭素数１以上６以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｃ−プロピル基、ｃ−ブチル基、ｃ−ペンチル基、ｃ−ヘキシル基などが挙げられる。炭素数１〜６のアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、ｎ−ペントキシ基、ｎ−ヘキソキシ基、ｃ−プロポキシ基、ｃ−ブトキシ基、ｃ−ペントキシ基、ｃ−ヘキソキシ基などが挙げられる。
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、分子量が５００以上１０００以下であってもよい。分子量が５００未満であるとガラス転移点が低く、有機エレクトロルミネッセンス素子が安定せず、他方、分子量が１０００より大きいと蒸着による有機エレクトロルミネッセンス素子形成には好ましくない。
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は、アミン構造を３個有することから正孔移動度が高い。また、３つのアミンの窒素原子がL1とL2とを介してメタ位で連結している構造であることから、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位が発光層に比較的近くかつ高い一重項励起エネルギーを持つ結果、発光層から励起エネルギーが移動することが抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を向上させることができる。また、電荷輸送性が向上し、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をさらに向上させることができる。
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（３０）〜（４３）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を構成する複数の有機層のうち、少なくとも一層に含まれてもよい。特に、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た積層膜のうちの少なくとも一層に有意に含まれてもよい。
上述したように、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、アミン構造を３個有することから正孔移動度が高い。また、３つのアミンの窒素原子がL1とL2とを介してメタ位で連結している構造であることから、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位が発光層に比較的近くかつ高い一重項励起エネルギーを持つ結果、発光層から励起エネルギーが移動することが抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を向上させることができる。また、電荷輸送性が向上し、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をさらに向上させることができる。
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、とくに、発光層に隣接した層において、アミン構造を３個有することから正孔移動度が高い。また、３つのアミンの窒素原子がL1とL2を介してメタ位で連結している構造であることから、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位が発光層に比較的近くかつ高い一重項励起エネルギーを持つ結果、発光層から励起エネルギーが移動することが抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を向上させることができる。また、電荷輸送性が向上し、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をさらに向上させることができる。
（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を示す概略図である。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、発光層と陽極との間に配置された積層膜のうちの少なくとも一層に用いることができる。
ここでは一例として、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（Anode）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（HIL）１０６は、陽極１０４上に10nm以上150nm以下の厚さで公知の材料を用いて形成することができる。例えば、トリフェニルアミン含有ポリエーテルケトン（ＴＰＡＰＥＫ）、４−イソプロピル−４’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート（PPBI）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス−［４−（フェニル−ｍ−トリル−アミノ）−フェニル］−ビフェニル−４，４’−ジアミン（DNTPD）、銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物、４，４’，４”−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（m-MTDATA）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（NPB）、４，４’，４”−トリス｛Ｎ，Ｎジフェニルアミノ｝トリフェニルアミン（TDATA）、４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（2-TNATA）、ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（PANI/DBSA）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）（PEDOT/PSS）、ポリアニリン／カンファースルホン酸（PANI/CSA）、又は、ポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホネート）（PANI/PSS）等を含んでもよい。
正孔輸送層（HTL）１０８は、正孔注入層１０６上に、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10nm以上150nm以下の厚さで形成される。
尚、発光層（EL）１１０のホスト材料に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場合、正孔輸送層１０８は、公知の正孔輸送材料を用いて形成されてもよい。公知の正孔輸送材料として、例えば、１，１−ビス［（ジ−４−トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（TAPC）、Ｎ−フェニルカルバゾール（N-Phenyl carbazole）、ポリビニルカルバゾール（Polyvinyl carbazole）などのカルバゾール誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（TPD）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（TCTA）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（NPB）等を挙げることができる。また、公知の正孔輸送材料と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とを組み合わせて正孔輸送層１０８を形成してもよい。
発光層（EL）１１０は、正孔輸送層１０８上に、公知のホスト材料を用いて厚さ10nm以上60nm以下で形成される。発光層１１０に用いられる公知のホスト材料として、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Alq3）、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカバゾール−ビフェニル（CBP）、ポリ（ｎ−ビニルカルバゾール）（PVK）、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（ADN）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（TCTA）、１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン（TPBI）、３−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン（TBADN）、ジスチリルアリーレン（DSA）、４，４’−ビス（９−カルバゾール）−２，２’−ジメチル−ビフェニル（dmCBP）が挙げられる。
発光層１１０はドーパント材料として、スチリル誘導体（例えば、1,4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene（BCzVB）、4-(di-p-tolylamino)-4’-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene（DPAVB）、N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalene-2-yl)vinyl)phenyl-N-phenylbenzenamine（N-BDAVBi））、ペリレンおよびその誘導体（例えば、2,5,8,11-Tetra-t-butylperylene（TBPe）、ピレンおよびその誘導体（例えば、1,1-dipyrene、1,4-dipyrenylbenzene、1,4-Bis(N,N-Diphenylamino)pyrene）等のドーパントを含んでもよいが、これらに限定されるわけではない。
電子輸送層（ETL）１１２は、発光層１１０上に15nm以上50nm以下の厚さで、例えば、Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium（Alq3）や含窒素芳香環を有する材料（例えば、1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzeneといったピリジン環を含む材料や、2,4,6-tris(3’-(pyridine-3-yl)biphenyl-3-yl)1,3,5-triazineといったトリアジン環を含む材料、2-(4-N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthraceneといったイミダゾール誘導体を含む材料）を含む材料により形成される。
電子注入層（EIL）１１４は、電子輸送層１１２上に0.3nm以上9nm以下の厚さで、例えば、フッ化リチウム（LiF）、リチウム−８−キノリナート（Liq）等を含む材料により形成される。
陰極（Cathode）１１６は、電子注入層１１４上に配置され、アルミニウム（Al）や銀（Ag）、リチウム（Li）、マグネシウム（Mg）、カルシウム（Ca）等の金属、これらの混合物、及び酸化インジウムスズ（ITO）及び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。
以上に述べた本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する各電極及び各層は、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。
本発明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、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化を実現可能な正孔輸送層を形成することができる。
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は正孔注入層の材料、又は発光層のホスト材料として用いられてもよい。上述したように、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を構成する複数の有機層のうち、少なくとも一層に含まれることにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化を実現することができる。
尚、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エレクトロルミネッセンス発光装置にも適用することができる。
（製造方法）
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３０の合成方法
[化合物３０の合成]
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三つ口フラスコに、トリフェニルアミン−４−ボロン酸５．３ｇとＮ,Ｎ−ｂｉｓ−（３−ブロモフェニル）アニリン３ｇ、トルエン２２５ｍｌ、リン酸カリウム４．９ｇ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．９３ｇ、エタノール１８ｍｌ、水３０ｍｌを順に加え、９０℃で１０時間加熱還流した。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、目的物である白色固体の化合物１を４．８ｇ（収率７５％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定により測定された目的物の分子量は７３１であり、化学式はC54H41N3と推定され、目的物が化合物３０であることが確認された。
化合物３２の合成方法
[化合物３２の合成]
アルゴン雰囲気下、５００ｍＬの三つ口フラスコに、トリフェニルアミン−３−ボロン酸５．３ｇとＮ,Ｎ−ｂｉｓ−（４−ブロモフェニル）アニリン３ｇ、トルエン２２５ｍｌ、リン酸カリウム４．９ｇ、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．９３ｇ、エタノール１８ｍｌ、水３０ｍｌを順に加え、９０℃で１０時間加熱還流した。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、目的物である白色固体の化合物１を５．３ｇ（収率８３％）得た。ＦＡＢ−ＭＳ測定により測定された目的物の分子量は７３１であり、化学式はC54H41N3と推定され、目的物が化合物３２であることが確認された。
上述した実施例化合物３０、実施例化合物３２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、２の有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
また、比較例として、以下に示す比較例化合物Ｃ１〜Ｃ２を正孔輸送材料として用いて、比較例１ないし２の有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
本実施例に係る有機エレクトロルミネッセンス素子２００を図２に示す。本実施例においては、基板２０２には透明ガラス基板を用い、１５０ｎｍの膜厚のITOで陽極２０４を形成し、６０ｎｍの膜厚の2-TNATAで正孔注入層２０６を形成し、３０ｎｍの膜厚の正孔輸送層２０８を形成し、ADNにTBPを３％ドープした２５ｎｍの膜厚の発光層２１０を形成し、Alq3で２５ｎｍの膜厚の電子輸送層２１２を形成し、LiFで１ｎｍの膜厚の電子注入層２１４を形成し、Alで１００ｎｍの膜厚の陰極２１６を形成した。
作製した有機エレクトロルミネッセンス素子２００について、発光効率を評価した。尚、発光効率は電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２における値を示す。評価結果を表１に示す。作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の発光特性の評価には、浜松ホトニクス製Ｃ９９２０−１１輝度配向特性測定装置を用いた。
表１の結果を参照すると、実施例１、２は、比較例１、２に比して高い発光効率を示した。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、アミン構造を３個有することから正孔移動度が高い。また、３つのアミンの窒素原子がL1とL2とを介してメタ位で連結している構造であることから、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位が発光層に比較的近くかつ高い一重項励起エネルギーを持つ結果、発光層から励起エネルギーが移動することが抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を向上させることができる。また、電荷輸送性が向上し、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をさらに向上させることができる。比較例１では、２つのアミンが、中心のアミンの窒素原子のパラ位で結合していることにより、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位が発光層より高くなる結果正孔輸送層２０８が正孔を集めてしまい、発光効率が低下し、また、反応性が高くなって寿命が短くなったものと考えられる。比較例２では、ジアミンであることから、電荷輸送性が低下し、発光効率が低下したものと考えられる。
表１の結果から、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を正孔輸送材料として用いた場合、比較例の化合物に比して高効率を示すことが認められた。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料であるトリアミン化合物は、アミン構造を３個有することから正孔移動度が高い。また、３つのアミンの窒素原子がL1とL2とを介してメタ位で連結している構造であることから、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位が発光層に比較的近くかつ高い一重項励起エネルギーを持つ結果、発光層から励起エネルギーが移動することが抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を向上させることができる。また、電荷輸送性が向上し、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をさらに向上させることができることが分かる。
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、アミン構造を３個有することから正孔移動度が高い。また、３つのアミンの窒素原子がL1とL2とを介してメタ位で連結している構造であることから、ＨＯＭＯ（最高被占軌道）準位が発光層に比較的近くかつ高い一重項励起エネルギーを持つ結果、発光層から励起エネルギーが移動することが抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を向上させることができる。また、電荷輸送性が向上し、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をさらに向上させることができる。尚、本発明におけるに係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、広いエネルギーギャップを有しているため、赤色領域及び緑色領域への適用も可能である。
１００ 有機エレクトロルミネッセンス素子、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、２００ 有機エレクトロルミネッセンス素子、２０２ 基板、２０４ 陽極、２０６ 正孔注入層、２０８ 正孔輸送層、２１０ 発光層、２１２ 電子輸送層、２１４ 電子注入層、２１６ 陰極

Claims (11)

  1. 以下の一般式（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。
    ［一般式（１）中、Ar1〜Ar5は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリール基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数４以上３０以下のヘテロアリール基であり、L1、L2は独立に以下の一般式（２）で表わされる連結基であり、
    一般式（２）中、Yは単結合又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上３０以下のアリーレン基であり、R1〜R4は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルもしくはアリール置換シリル基、アルキルもしくはアリール置換ボリル基、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リール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基である。］
  2. 前記前記L1、L2の少なくとも一方が以下の式（３）ないし（１４）で表わされるアリール基から選択される請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
  3. 前記L1、L2のいずれか一方が以下の式（１５）ないし（１７）からなる群から選択される請求項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。
  4. 前記Ar1ないしAr5が以下の式（１８）ないし（２６）で表されるアリール基から選択される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
  5. 前記R1ないしR4が水素原子、重水素原子、フェニル基、メチル基、フッ素原子、シアノ基のいずれかである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
  6. 前記L1、L2のいずれか一方が以下の式（２７）ないし（２９）で表されるアリーレン基から選択される請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
  7. 分子量が５００以上１０００以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
  8. 以下の式（３０）〜（４３）で表されるトリアミン誘導体である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。

  9. 請求項１ないし８の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を少なくとも一層に含む有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10. 請求項１ないし８の何れか一項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た積層膜のうちの少なくも一層に含む有機エレクトロルミネッセンス素子。
  11. 請求項１ないし８の何れか一項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隣接する層に含む有機エレクトロルミネッセンス素子。
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