JP2022033287A - 多環芳香族化合物 - Google Patents

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Abstract

【課題】新規な多環芳香族化合物およびそれを用いた有機電界発光素子を提供する。【解決手段】ホウ素原子と窒素原子などで複数の芳香族環を連結した新規な多環芳香族化合物を提供することで、有機EL素子用材料の選択肢を増やす。また、新規な多環芳香族化合物を有機電界発光素子用材料として用いることで、優れた有機EL素子を提供する。【選択図】なし

Description

新規性喪失の例外適用申請有り
本発明は、多環芳香族化合物と、これを用いた有機電界発光素子、有機電界効果トラン
ジスタおよび有機薄膜太陽電池、並びに、表示装置および照明装置に関する。
従来、電界発光する発光素子を用いた表示装置は、省電力化や薄型化が可能なことから
、種々研究され、さらに、有機材料から成る有機電界発光素子は、軽量化や大型化が容易
なことから活発に検討されてきた。特に、光の三原色の一つである青色などの発光特性を
有する有機材料の開発、および正孔、電子などの電荷輸送能(半導体や超電導体となる可
能性を有する)を備えた有機材料の開発については、高分子化合物、低分子化合物を問わ
ずこれまで活発に研究されてきた。
有機EL素子は、陽極および陰極からなる一対の電極と、当該一対の電極間に配置され
、有機化合物を含む一層または複数の層とからなる構造を有する。有機化合物を含む層に
は、発光層や、正孔、電子などの電荷を輸送または注入する電荷輸送/注入層などがある
が、これらの層に適当な種々の有機材料が開発されている。
発光層用材料としては、例えばベンゾフルオレン系化合物などが開発されている(国際
公開第2004/061047号公報)。また、正孔輸送材料としては、例えばトリフェニルアミン
系化合物などが開発されている(特開2001-172232号公報)。また、電子輸送材料として
は、例えばアントラセン系化合物などが開発されている(特開2005-170911号公報)。
また、近年では有機EL素子や有機薄膜太陽電池に使用する材料としてトリフェニルア
ミン誘導体を改良した材料も報告されている(国際公開第2012/118164号公報)。この材
料は既に実用化されていた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)を参考にして、トリフェニル
アミンを構成する芳香環同士を連結することでその平面性を高めたことを特徴とする材料
である。この文献では例えばNO連結系化合物(63頁の化合物1)の電荷輸送特性が評
価されているが、NO連結系化合物以外の材料の製造方法については記載されておらず、
また、連結する元素が異なれば化合物全体の電子状態が異なるため、NO連結系化合物以
外の材料から得られる特性も未だ知られていない。このような化合物の例は他にも見られ
る(国際公開第2011/107186号公報、国際公開第2015/102118号公報)。例えば、三重項励
起子のエネルギー(T1)が大きい共役構造を有する化合物は、より短い波長の燐光を発
することができるため、青色の発光層用材料として有益である。また、発光層を挟む電子
輸送材料や正孔輸送材料としてもT1が大きい新規共役構造を有する化合物が求められて
いる。
有機EL素子のホスト材料は、一般に、ベンゼンやカルバゾールなどの既存の芳香環を
単結合やリン原子やケイ素原子で複数連結した分子である。これは、比較的共役系の小さ
な芳香環を多数連結することで、ホスト材料に必要とされる大きなHOMO-LUMOギ
ャップ(薄膜におけるバンドギャップEg)が担保されるからである。さらに、燐光材料
や熱活性型遅延蛍光材料を用いた有機EL素子のホスト材料には、高い三重項励起エネル
ギー(E)も必要となるが、分子にドナーあるいはアクセプター性の芳香環や置換基を
連結することで、三重項励起状態(T1)のSOMO1およびSOMO2を局在化させ、
両軌道間の交換相互作用を小さくすることで、三重項励起エネルギー(E)を向上させ
ることが可能となる。しかし、共役系の小さな芳香環はレドックス安定性が十分ではなく
、既存の芳香環を連結していった分子をホスト材料として用いた素子は寿命が十分ではな
い。一方、拡張π共役系を有する多環芳香族化合物は、一般に、レドックス安定性は優れ
ているが、HOMO-LUMOギャップ(薄膜におけるバンドギャップEg)や三重項励
起エネルギー(E)が低いため、ホスト材料に不向きと考えられてきた。
国際公開第2004/061047号公報 特開2001-172232号公報 特開2005-170911号公報 国際公開第2012/118164号公報 国際公開第2011/107186号公報 国際公開第2015/102118号公報
上述するように、有機EL素子に用いられる材料としては種々の材料が開発されている
が、有機EL素子用材料の選択肢を増やすために、従来とは異なる化合物からなる材料の
開発が望まれている。特に、特許文献1~6で報告されたNO連結系化合物以外の材料か
ら得られる有機EL特性やその製造方法は未だ知られていない。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、ホウ素原子と窒素原子など
で複数の芳香族環を連結した新規な多環芳香族化合物を見出し、その製造に成功した。ま
た、この多環芳香族化合物を含有する層を一対の電極間に配置して有機EL素子を構成す
ることにより、優れた有機EL素子が得られることを見出し、本発明を完成させた。すな
わち本発明は、以下のような多環芳香族化合物またはその二量体、さらには以下のような
多環芳香族化合物またはその二量体を含む有機EL素子用材料を提供する。
項1. 下記一般式(1)で表される多環芳香族化合物、または下記一般式(1)で表さ
れる構造を2つ有する多環芳香族化合物の二量体。
Figure 2022033287000001
(上記式(1)中、
A環、B環およびC環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール環であ
り、これらの環における少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、
は、B、P、P=O、P=S、P(-R)、Al、Ga、As、Si-R、Ge
-R、Sn-R、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb(-R)、オルトクロラニルが結合
したSb、Bi、Bi=O、Bi=S、Bi(-R)またはオルトクロラニルが結合し
たBiであり、前記P(-R)、Si-R、Ge-R、Sn-R、Sb(-R)およ
びBi(-R)のRは、アリール、アルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはハロ
ゲンであり、前記P(-R)、Sb(-R)およびBi(-R)における2つのR
は、単結合または縮合により互いに結合して環を形成していてもよく、
、XおよびXは、それぞれ独立して、O、N-R、SまたはSeであり、前記
N-RのRは置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいヘテロアリール、ア
ルキルまたはシクロアルキルであり、ここで、X、XおよびXのうちの少なくとも
1つはN-Rであり、また、前記N-RのRは連結基、単結合または縮合により前記A環
、B環および/またはC環と結合していてもよく、そして、
式(1)で表される化合物または構造における少なくとも1つの水素はシアノ、ハロゲ
ンまたは重水素で置換されていてもよい。)
項2. A環、B環およびC環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール
環であり、
A環、B環およびC環における少なくとも1つの水素は、置換または無置換のアリール
、置換または無置換のヘテロアリール、置換または無置換のジアリールアミノ、置換また
は無置換のジヘテロアリールアミノ、置換または無置換のアリールヘテロアリールアミノ
、置換または無置換のアルキル、置換または無置換のシクロアルキル、置換または無置換
のアルコキシ、置換または無置換のアリールオキシ、置換または無置換のアリールスルホ
ニル、置換または無置換のジアリールホスフィン、置換または無置換のジアリールホスフ
ィンオキシド、または、置換または無置換のジアリールホスフィンスルフィドで置換され
ていてもよく、
また、A環、B環およびC環はY、X、XおよびXから構成される上記式(1
)中央の縮合3環構造と結合を共有する5員環または6員環を有し、
は、B、P、P=O、P=S、P(-R)、Al、Ga、As、Si-R、Ge
-R、Sn-R、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb(-R)、オルトクロラニルが結合
したSb、Bi、Bi=O、Bi=S、Bi(-R)またはオルトクロラニルが結合し
たBiであり、前記P(-R)、Si-R、Ge-R、Sn-R、Sb(-R)およ
びBi(-R)のRは、アリール、アルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはハロ
ゲンであり、前記P(-R)、Sb(-R)およびBi(-R)における2つのR
は、単結合または縮合により互いに結合して環を形成していてもよく、
、XおよびXは、それぞれ独立して、O、N-R、SまたはSeであり、前記
N-RのRはアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルで置換されていてもよ
いヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、ここで、X、XおよびX
のうちの少なくとも1つはN-Rであり、また、前記N-RのRは-O-、-S-、-
C(-R)-、>N-R、炭素数6~30のアリーレン、単結合または縮合により前記
A環、B環および/またはC環と結合していてもよく、前記-C(-R)-のRは水素
、アルキルまたはアリールであり、前記>N-RのRはアルキルまたはアルキルで置換さ
れていてもよいアリールであり、そして、
式(1)で表される化合物または構造における少なくとも1つの水素はシアノ、ハロゲ
ンまたは重水素で置換されていてもよい、
項1に記載する多環芳香族化合物またはその二量体。
項3. 下記一般式(2)で表される、項1に記載する多環芳香族化合物。
Figure 2022033287000002
(上記式(2)中、
~Rは、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミ
ノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、アルコキシま
たはアリールオキシであり、これらにおける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロア
リールまたはアルキルで置換されていてもよく、また、R~Rのうちの隣接する基同
士が結合してa環、b環またはc環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成して
いてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、
ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル
、アルコキシまたはアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも
1つの水素はアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、
は、B、P、P=O、P=S、P(-R)、Al、Ga、As、Si-R、Ge
-R、Sn-R、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb(-R)、オルトクロラニルが結合
したSb、Bi、Bi=O、Bi=S、Bi(-R)またはオルトクロラニルが結合し
たBiであり、前記P(-R)、Si-R、Ge-R、Sn-R、Sb(-R)およ
びBi(-R)のRは、炭素数6~12のアリール、炭素数1~6のアルキル、炭素数
1~6のアルコキシ、炭素数6~12のアリールオキシまたはハロゲンであり、前記P(
-R)、Sb(-R)およびBi(-R)における2つのRは、単結合または縮合
により互いに結合して環を形成していてもよく、
、XおよびXは、それぞれ独立して、O、N-R、SまたはSeであり、前記
N-RのRは炭素数6~12のアリール、炭素数2~15のヘテロアリール、炭素数1~
6のアルキルまたは炭素数3~6のシクロアルキルであり、ここで、X、XおよびX
のうちの少なくとも2つはN-Rであり、また、前記N-RのRは-O-、-S-、-
C(-R)-、>N-R、炭素数6~12のアリーレン、単結合または縮合により前記
a環、b環および/またはc環と結合していてもよく、前記-C(-R)-のRは炭素
数1~6のアルキルまたは炭素数6~12のアリールであり、前記>N-RのRは炭素数
1~6のアルキルまたは炭素数1~6のアルキルで置換されていてもよい炭素数6~12
のアリールであり、そして、
式(2)で表される化合物における少なくとも1つの水素はシアノ、ハロゲンまたは重
水素で置換されていてもよい。)
項4. R~Rは、それぞれ独立して、水素、炭素数6~30のアリール、炭素数2
~30のヘテロアリールまたはジアリールアミノ(ただしアリールは炭素数6~12のア
リール)であり、また、R~Rのうちの隣接する基同士が結合してa環、b環または
c環と共に炭素数9~16のアリール環または炭素数6~15のヘテロアリール環を形成
していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は炭素数6~10のアリー
ルで置換されていてもよく、
は、B、P、P=O、P=S、Si-R、Sb、Sb=O、Sb=S、オルトクロ
ラニルが結合したSb、Bi、Bi=O、Bi=Sまたはオルトクロラニルが結合したB
iであり、前記Si-RのRは炭素数6~10のアリールまたは炭素数1~4のアルキル
であり、
、XおよびXは、それぞれ独立して、O、N-RまたはSであり、前記N-R
のRは炭素数6~10のアリールまたは炭素数1~4のアルキルであり、ここで、X
およびXのうちの少なくとも2つはN-Rであり、そして、
式(2)で表される化合物における少なくとも1つの水素はシアノ、ハロゲンまたは重
水素で置換されていてもよい、
項3に記載する多環芳香族化合物。
項5. 前記ハロゲンはフッ素である、項1~4のいずれかに記載する多環芳香族化合物
またはその二量体。
項6. 下記化学構造式で表される、項1に記載する多環芳香族化合物。
Figure 2022033287000003
式中、Meはメチル基、Phはフェニル基である。
項7. 項1~6のいずれかに記載する多環芳香族化合物またはその二量体を含有する、
有機デバイス用材料。
項8. 前記有機デバイス用材料が、有機電界発光素子用材料、有機電界効果トランジス
タ用材料または有機薄膜太陽電池用材料である、項7に記載する有機デバイス用材料。
項9. 発光層用材料である、項8に記載する有機電界発光素子用材料。
項10. 電子注入層用材料または電子輸送層用材料である、項8に記載する有機電界発
光素子用材料。
項11. 正孔注入層用材料または正孔輸送層用材料である、項8に記載する有機電界発
光素子用材料。
項12. 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置され、項9に記
載する発光層用材料を含有する発光層とを有する、有機電界発光素子。
項13. 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置された発光層と
、前記陰極および前記発光層の間に配置され、項10に記載する電子注入層用材料および
/または電子輸送層用材料を含有する電子注入層および/または電子輸送層とを有する、
有機電界発光素子。
項14. 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置された発光層と
、前記陽極および前記発光層の間に配置され、項11に記載する正孔注入層用材料および
/または正孔輸送層用材料を含有する正孔注入層および/または正孔輸送層とを有する、
有機電界発光素子。
項15. さらに、前記陰極と該発光層との間に配置される電子輸送層および/または電
子注入層を有し、該電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、キノリノール系金
属錯体、ピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体、ボラン誘導体およびベンゾイミダゾ
ール誘導体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、項12~14のいずれ
かに記載する有機電界発光素子。
項16. 前記電子輸送層および/または電子注入層が、さらに、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、希土類金
属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類
金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、項15に記載の有
機電界発光素子。
項17. 項12~16のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた表示装置。
項18.項12~16のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた照明装置。
本発明の好ましい態様によれば、例えば有機EL素子用材料として用いることができる
、新規な多環芳香族化合物を提供することができ、この多環芳香族化合物を用いることで
優れた有機EL素子を提供することができる。
具体的には、本発明者らは、芳香環をホウ素、窒素、リン、酸素、硫黄などのヘテロ元
素で連結した多環芳香族化合物が、大きなHOMO-LUMOギャップ(薄膜におけるバ
ンドギャップEg)と高い三重項励起エネルギー(E)を有することを見出した。これ
は、ヘテロ元素を含む6員環は芳香族性が低いため、共役系の拡張に伴うHOMO-LU
MOギャップの減少が抑制されること、ヘテロ元素の電子的な摂動により三重項励起状態
(T1)のSOMO1およびSOMO2が局在化することが原因となっていると考えられ
る。また、本発明に係るヘテロ元素を含有する多環芳香族化合物は、三重項励起状態(T
1)におけるSOMO1およびSOMO2の局在化により、両軌道間の交換相互作用が小
さくなるため、三重項励起状態(T1)と一重項励起状態(S1)のエネルギー差が小さ
く、熱活性型遅延蛍光を示すため、有機EL素子の蛍光材料としても有用である。また、
高い三重項励起エネルギー(E)を有する材料は、燐光有機EL素子や熱活性型遅延蛍
光を利用した有機EL素子の電子輸送層や正孔輸送層としても有用である。更に、これら
の多環芳香族化合物は、置換基の導入により、HOMOとLUMOのエネルギーを任意に
動かすことができるため、イオン化ポテンシャルや電子親和力を周辺材料に応じて最適化
することが可能である。
本実施形態に係る有機EL素子を示す概略断面図である。 化合物(1-1)の吸収・蛍光・燐光スペクトルである。
1.多環芳香族化合物およびその二量体
本願発明は、下記一般式(1)で表される多環芳香族化合物、または下記一般式(1)
で表される構造を2つ有する多環芳香族化合物の二量体である。本願発明は、好ましくは
、下記一般式(2)で表される多環芳香族化合物、または下記一般式(2)で表される構
造を2つ有する多環芳香族化合物の二量体である。
Figure 2022033287000004
一般式(1)におけるA環、B環およびC環は、それぞれ独立して、アリール環または
ヘテロアリール環であり、これらの環における少なくとも1つの水素は置換基で置換され
ていてもよい。この置換基は、置換または無置換のアリール、置換または無置換のヘテロ
アリール、置換または無置換のジアリールアミノ、置換または無置換のジヘテロアリール
アミノ、置換または無置換のアリールヘテロアリールアミノ(アリールとヘテロアリール
を有するアミノ基)、置換または無置換のアルキル、置換または無置換のシクロアルキル
、置換または無置換のアルコキシ、置換または無置換のアリールオキシ、置換または無置
換のアリールスルホニル、置換または無置換のジアリールホスフィン、置換または無置換
のジアリールホスフィンオキシド、置換または無置換のジアリールホスフィンスルフィド
、または、シアノが好ましい。これらの基が置換基を有する場合の置換基としては、アリ
ール、ヘテロアリールまたはアルキルがあげられる。
また、上記アリール環またはヘテロアリール環は、Y、X、XおよびXから構
成される一般式(1)中央の縮合3環構造(以下、この構造を「D構造」とも言う)と結
合を共有する5員環または6員環を有することが好ましい。
ここで、「縮合3環構造(D構造)」とは、一般式(1)の中央に示した、Y、X
、XおよびXを含んで構成される3つの飽和炭化水素環が縮合した構造を意味する。
また、「縮合3環構造と結合を共有する6員環」とは、例えば上記一般式(2)で示すよ
うに前記D構造に縮合したa環(ベンゼン環(6員環))を意味する。また、「(A環で
ある)アリール環またはヘテロアリール環がこの6員環を有する」とは、この6員環だけ
でA環が形成されるか、または、この6員環を含むようにこの6員環にさらに他の環など
が縮合してA環が形成されることを意味する。言い換えれば、ここで言う「6員環を有す
る(A環である)アリール環またはヘテロアリール環」とは、A環の全部または一部を構
成する6員環が、前記D構造に縮合していることを意味する。「B環(b環)」、「C環
(c環)」、また「5員環」についても同様の説明が当てはまる。
一般式(1)におけるA環(またはB環、C環)は、一般式(2)におけるa環とその
置換基R~R(またはb環とその置換基R~R、c環とその置換基R~R
に対応する。すなわち、一般式(2)は、一般式(1)のA~C環として「6員環を有す
るA~C環」が選択された式に対応する。その意味で、一般式(2)の各環を小文字のa
~cで表した。
一般式(2)では、a環、b環およびc環の置換基R~Rのうちの隣接する基同士
が結合してa環、b環またはc環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成してい
てもよく、形成された環における少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、ジ
アリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、
アルコキシまたはアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも1
つの水素はアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよい。したがっ
て、一般式(2)で表される多環芳香族化合物は、a環、b環およびc環における置換基
の相互の結合形態によって、下記式(2-1)および式(2-2)に示すように、化合物
を構成する環構造が変化する。各式中のA’環、B’環およびC’環は、一般式(1)に
おけるそれぞれA環、B環およびC環に対応する。
Figure 2022033287000005
上記式(2-1)および式(2-2)中のA’環、B’環およびC’環は、一般式(2
)で説明すれば、置換基R~Rのうちの隣接する基同士が結合して、それぞれa環、
b環およびc環と共に形成したアリール環またはヘテロアリール環を示す(a環、b環ま
たはc環に他の環構造が縮合してできた縮合環ともいえる)。なお、式では示してはいな
いが、a環、b環およびc環の全てがA’環、B’環およびC’環に変化した化合物もあ
る。また、上記式(2-1)および式(2-2)から分かるように、例えば、a環のR
とb環のR、b環のRとc環のR、c環のRとa環のRなどは「隣接する基同
士」には該当せず、これらが結合することはない。すなわち、「隣接する基」とは同一環
上で隣接する基を意味する。
上記式(2-1)や式(2-2)で表される化合物は、例えば後述する具体的化合物と
して列挙した式(1-4)や式(1-49)で表されるような化合物に対応する。これら
の化合物は、例えばa環(またはb環またはc環)であるベンゼン環に対してベンゼン環
、インダン環(ジメチル置換体などを含む)、インドール環、ピロール環、ベンゾフラン
環またはベンゾチオフェン環が縮合して形成されるA’環(またはB’環またはC’環)
を有する化合物であり、形成されてできた縮合環A’(または縮合環B’または縮合環C
’)はそれぞれナフタレン環、フルオレン環(ジメチル置換体などを含む)、カルバゾー
ル環、インドール環、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環である。
一般式(1)におけるYは、B、P、P=O、P=S、P(-R)、Al、Ga、
As、Si-R、Ge-R、Sn-R、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb(-R)、オ
ルトクロラニルが結合したSb、Bi、Bi=O、Bi=S、Bi(-R)またはオル
トクロラニルが結合したBiであり、前記P(-R)、Si-R、Ge-R、Sn-R
、Sb(-R)およびBi(-R)のRは、アリール、アルキル、アルコキシ、アリ
ールオキシまたはハロゲンである。前記P(-R)、Sb(-R)およびBi(-R
における2つのRは、単結合または縮合により互いに結合して環を形成していてもよ
く、形成された環としては例えばオルトクロラニル環やパラクロラニル環などが挙げられ
る。P=O、P=S、P(-R)、Si-R、Ge-R、Sn-R、Sb=O、Sb=
S、Sb(-R)、オルトクロラニルが結合したSb、Bi=O、Bi=S、Bi(-
R)またはオルトクロラニルが結合したBiの場合には、A環、B環およびC環と結合
する原子はそれぞれP、Si、Ge、Sn、SbまたはBiである。Yは、B、P、P
=O、P=S、Si-R、Sb、Sb=O、Sb=S、オルトクロラニルが結合したSb
、Bi、Bi=O、Bi=Sまたはオルトクロラニルが結合したBiが好ましく、B、P
、SbまたはBiがさらに好ましく、Bが特に好ましい。この説明は一般式(2)におけ
るYでも同じである。
一般式(1)におけるX、XおよびXは、それぞれ独立して、O、N-R、Sま
たはSeであり、前記N-RのRは置換されていてもよいアリール、置換されていてもよ
いヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、ここで、X、XおよびX
のうちの少なくとも1つがN-R、好ましくは少なくとも2つがN-R、さらに好まし
くは3つがN-Rであり、また、前記N-RのRは連結基、単結合または縮合により前記
A環、B環および/またはC環と結合していてもよく、連結基としては、-O-、-S-
、-C(-R)-、>N-R、または、炭素数6~30のアリーレンが好ましい。なお
、前記「-C(-R)-」のRは水素、アルキルまたはアリールである。また、前記「
>N-R」のRはアルキルまたはアルキルで置換されていてもよいアリールである。この
説明は一般式(2)におけるX、XおよびXでも同じである。
ここで、一般式(1)における「N-RのRは連結基、単結合または縮合により前記A
環、B環および/またはC環と結合している」との規定は、一般式(2)では「N-Rの
Rは-O-、-S-、-C(-R)-、>N-R、炭素数6~12のアリーレン、単結
合または縮合により前記a環、b環および/またはc環と結合している」との規定に対応
する。
この規定は、下記式(2-3-1)で表される、XやXが縮合環B’および縮合環
C’に取り込まれた環構造を有する化合物で表現できる。すなわち、例えば一般式(2)
におけるb環(またはc環)であるベンゼン環に対してX(またはX)を取り込むよ
うにして他の環が縮合して形成されるB’環(またはC’環)を有する化合物である。こ
の化合物は、例えば後述する具体的化合物として列挙した、式(1-61)~式(1-6
3)、式(1-65)、式(1-73)、式(1-74)などで表されるような化合物に
対応し、形成されてできた縮合環B’(または縮合環C’)は例えばフェノキサジン環、
フェノチアジン環、アクリジン環またはフェノホスファジン環である。
また、上記規定は、下記式(2-3-2)や式(2-3-3)で表される、Xおよび
/またはXが縮合環A’に取り込まれた環構造を有する化合物でも表現できる。すなわ
ち、例えば一般式(2)におけるa環であるベンゼン環に対してX(および/またはX
)を取り込むようにして他の環が縮合して形成されるA’環を有する化合物である。こ
の化合物は、例えば後述する具体的化合物として列挙した式(1-66)、式(1-69
)などで表されるような化合物に対応し、形成されてできた縮合環A’は例えばフェノキ
サジン環、フェノチアジン環、アクリジン環またはフェノホスファジン環である。
Figure 2022033287000006
具体的には説明しなかったが、上記規定には、XのN-RのRが連結基や単結合でB
環および/またはC環(b環および/またはc環)と結合した形態も含まれる。例えば一
般式(2)におけるb環(またはc環)であるベンゼン環に対してXを取り込むように
して他の環が縮合して形成されるB’環(またはC’環)を有する化合物である。例えば
後述する具体的化合物として列挙した、式(1-70)または式(1-71)などで表さ
れるような化合物に対応し、形成されてできた縮合環B’(または縮合環C’)は例えば
フェノキサジン環、フェノチアジン環、アクリジン環またはフェノホスファジン環である
また、上記規定には、X、XまたはXがいずれかの縮合環に取り込まれた形態が
複合した形態も含まれる。例えば後述する具体的化合物として列挙した、式(1-64)
および式(1-68)などで表されるような化合物に対応する。
さらに、連結基が「>N-R」の場合としては、後述する具体的化合物として列挙した
、式(1-71)または式(1-292)などで表されるような化合物があげられ、連結
基が「炭素数6~30のアリーレン」の場合としては式(1-74)などで表されるよう
な化合物があげられ、「N-RのRが縮合によりA環、B環および/またはC環と結合し
ている」場合としては式(1-75)などで表されるような化合物があげられる。
一般式(1)のA環、B環およびC環である「アリール環」としては、例えば、炭素数
6~30のアリール環があげられ、炭素数6~16のアリール環が好ましく、炭素数6~
12のアリール環がより好ましく、炭素数6~10のアリール環が特に好ましい。なお、
この「アリール環」は、一般式(2)で規定された「R~Rのうちの隣接する基同士
が結合してa環、b環またはc環と共に形成されたアリール環」に対応し、また、a環(
またはb環、c環)がすでに炭素数6のベンゼン環で構成されているため、これに5員環
が縮合した縮合環の合計炭素数9が下限の炭素数となる。
具体的な「アリール環」としては、単環系であるベンゼン環、二環系であるビフェニル
環、縮合二環系であるナフタレン環、三環系であるテルフェニル環(m-テルフェニル、
o-テルフェニル、p-テルフェニル)、縮合三環系である、アセナフチレン環、フルオ
レン環、フェナレン環、フェナントレン環、縮合四環系であるトリフェニレン環、ピレン
環、ナフタセン環、ベンゾフルオレン環、縮合五環系であるペリレン環、ペンタセン環な
どがあげられる。また、フルオレン環やベンゾフルオレン環には、フルオレン環やベンゾ
フルオレン環がスピロ結合した構造も含まれる。
一般式(1)のA環、B環およびC環である「ヘテロアリール環」としては、例えば、
炭素数2~30のヘテロアリール環があげられ、炭素数2~25のヘテロアリール環が好
ましく、炭素数2~20のヘテロアリール環がより好ましく、炭素数2~15のヘテロア
リール環がさらに好ましく、炭素数2~10のヘテロアリール環が特に好ましい。また、
「ヘテロアリール環」としては、例えば環構成原子として炭素以外に酸素、硫黄および窒
素から選ばれるヘテロ原子を1~5個含有する複素環などがあげられる。なお、この「ヘ
テロアリール環」は、一般式(2)で規定された「R~Rのうちの隣接する基同士が
結合してa環、b環またはc環と共に形成されたヘテロアリール環」に対応し、また、a
環(またはb環、c環)がすでに炭素数6のベンゼン環で構成されているため、これに5
員環が縮合した縮合環の合計炭素数6が下限の炭素数となる。
具体的な「ヘテロアリール環」としては、例えば、ピロール環、オキサゾール環、イソ
オキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環(無置換、メチルな
どのアルキル置換またはフェニルなどのアリール置換)、オキサジアゾール環、チアジア
ゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピリミジン環
、ピリダジン環、ピラジン環、トリアジン環、インドール環、イソインドール環、1H-
インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、
1H-ベンゾトリアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、キナゾリン
環、キノキサリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、プリン環、プテリジン環、カルバ
ゾール環、アクリジン環、フェノキサチイン環、フェノキサジン環、フェノチアジン環、
フェナジン環、インドリジン環、フラン環、ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、ジベ
ンゾフラン環、ナフトベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチ
オフェン環、ナフトベンゾチオフェン環、ベンゾホスホール環、ジベンゾホスホール環、
ベンゾホスホールオキシド環、ジベンゾホスホールオキシド環、フラザン環、オキサジア
ゾール環、チアントレン環などがあげられる。
上記「アリール環」または「ヘテロアリール環」における少なくとも1つの水素は、第
1の置換基である、置換または無置換の「アリール」、置換または無置換の「ヘテロアリ
ール」、置換または無置換の「ジアリールアミノ」、置換または無置換の「ジヘテロアリ
ールアミノ」、置換または無置換の「アリールヘテロアリールアミノ」、置換または無置
換の「アルキル」、置換または無置換の「シクロアルキル」、置換または無置換の「アル
コキシ」、置換または無置換の「アリールオキシ」、置換または無置換の「アリールスル
ホニル」、置換または無置換の「ジアリールホスフィン」、置換または無置換の「ジアリ
ールホスフィンオキシド」、または、置換または無置換の「ジアリールホスフィンスルフ
ィド」で置換されていてもよいが、この第1の置換基としての「アリール」や「ヘテロア
リール」、「ジアリールアミノ」のアリール、「ジヘテロアリールアミノ」のヘテロアリ
ール、「アリールヘテロアリールアミノ」のアリールとヘテロアリール、「アリールオキ
シ」のアリール、「アリールスルホニル」のアリール、「ジアリールホスフィン」のアリ
ール、「ジアリールホスフィンオキシド」のアリール、「ジアリールホスフィンスルフィ
ド」のアリールとしては上述した「アリール環」または「ヘテロアリール環」の一価の基
があげられる。
また第1の置換基としての「アルキル」としては、直鎖および分岐鎖のいずれでもよく
、例えば、炭素数1~24の直鎖アルキルまたは炭素数3~24の分岐鎖アルキルがあげ
られる。炭素数1~18のアルキル(炭素数3~18の分岐鎖アルキル)が好ましく、炭
素数1~12のアルキル(炭素数3~12の分岐鎖アルキル)がより好ましく、炭素数1
~6のアルキル(炭素数3~6の分岐鎖アルキル)がさらに好ましく、炭素数1~4のア
ルキル(炭素数3~4の分岐鎖アルキル)が特に好ましい。
具体的なアルキルとしては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチ
ル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル
、t-ペンチル、n-ヘキシル、1-メチルペンチル、4-メチル-2-ペンチル、3,
3-ジメチルブチル、2-エチルブチル、n-ヘプチル、1-メチルヘキシル、n-オク
チル、t-オクチル、1-メチルヘプチル、2-エチルヘキシル、2-プロピルペンチル
、n-ノニル、2,2-ジメチルヘプチル、2,6-ジメチル-4-ヘプチル、3,5,
5-トリメチルヘキシル、n-デシル、n-ウンデシル、1-メチルデシル、n-ドデシ
ル、n-トリデシル、1-ヘキシルヘプチル、n-テトラデシル、n-ペンタデシル、n
-ヘキサデシル、n-ヘプタデシル、n-オクタデシル、n-エイコシルなどがあげられ
る。
また第1の置換基としての「シクロアルキル」としては、例えば、炭素数3~12のシ
クロアルキルがあげられる。好ましいシクロアルキルは、炭素数3~10のシクロアルキ
ルである。より好ましいシクロアルキルは、炭素数3~8のシクロアルキルである。さら
に好ましいシクロアルキルは、炭素数3~6のシクロアルキルである。この説明は、A環
、B環およびC環の少なくとも1つに縮合し得るシクロアルキルの説明としても引用でき
る。
具体的なシクロアルキルとしては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、
シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シク
ロオクチルまたはジメチルシクロヘキシルなどがあげられる。
また第1の置換基としての「アルコキシ」としては、例えば、炭素数1~24の直鎖ま
たは炭素数3~24の分岐鎖のアルコキシがあげられる。炭素数1~18のアルコキシ(
炭素数3~18の分岐鎖のアルコキシ)が好ましく、炭素数1~12のアルコキシ(炭素
数3~12の分岐鎖のアルコキシ)がより好ましく、炭素数1~6のアルコキシ(炭素数
3~6の分岐鎖のアルコキシ)がさらに好ましく、炭素数1~4のアルコキシ(炭素数3
~4の分岐鎖のアルコキシ)が特に好ましい。
具体的なアルコキシとしては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブ
トキシ、イソブトキシ、s-ブトキシ、t-ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ
、ヘプチルオキシ、オクチルオキシなどがあげられる。
第1の置換基である、置換または無置換の「アリール」、置換または無置換の「ヘテロ
アリール」、置換または無置換の「ジアリールアミノ」、置換または無置換の「ジヘテロ
アリールアミノ」、置換または無置換の「アリールヘテロアリールアミノ」、置換または
無置換の「アルキル」、置換または無置換の「シクロアルキル」、置換または無置換の「
アルコキシ」、置換または無置換の「アリールオキシ」、置換または無置換の「アリール
スルホニル」、置換または無置換の「ジアリールホスフィン」、置換または無置換の「ジ
アリールホスフィンオキシド」、置換または無置換の「ジアリールホスフィンスルフィド
」は、置換または無置換と説明されているとおり、それらにおける少なくとも1つの水素
が第2の置換基で置換されていてもよい。この第2の置換基としては、例えば、アリール
、ヘテロアリールまたはアルキルがあげられ、それらの具体例は、上述した「アリール環
」または「ヘテロアリール環」の一価の基、また第1の置換基としての「アルキル」の説
明を参照することができる。また、第2の置換基としてのアリールやヘテロアリールには
、それらにおける少なくとも1つの水素がフェニルなどのアリール(具体例は上述した基
)やメチルなどのアルキル(具体例は上述した基)で置換された基も含まれる。その一例
としては、第2の置換基がカルバゾリル基の場合には、9位における少なくとも1つの水
素がフェニルなどのアリールやメチルなどのアルキルで置換されたカルバゾリル基も第2
の置換基としてのヘテロアリールに含まれる。
一般式(2)のR~Rにおけるアリール、ヘテロアリール、ジアリールアミノのア
リール、ジヘテロアリールアミノのヘテロアリール、アリールヘテロアリールアミノのア
リールとヘテロアリール、またはアリールオキシのアリールとしては、一般式(1)で説
明した「アリール環」または「ヘテロアリール環」の一価の基があげられる。また、R
~Rにおけるアルキルまたはアルコキシとしては、上述した一般式(1)の説明におけ
る第1の置換基としての「アルキル」や「アルコキシ」の説明を参照することができる。
さらに、これらの基への置換基としてのアリール、ヘテロアリールまたはアルキルも同様
である。また、R~Rのうちの隣接する基同士が結合してa環、b環またはc環と共
にアリール環またはヘテロアリール環を形成した場合の、これらの環への置換基であるヘ
テロアリール、ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールア
ミノ、アルキル、アルコキシまたはアリールオキシ、および、さらなる置換基であるアリ
ール、ヘテロアリールまたはアルキルについても同様である。
一般式(1)のYにおけるP(-R)、Si-R、Ge-R、Sn-R、Sb(-
R)およびBi(-R)のRは、アリール、アルキル、アルコキシ、アリールオキシ
またはハロゲンであるが、このアリール、アルキル、アルコキシおよびアリールオキシの
具体例としては上述する基があげられる。特に炭素数6~12のアリール、炭素数6~1
0のアリール(例えばフェニル、ナフチルなど)、炭素数1~6のアルキル、炭素数1~
4のアルキル(例えばメチル、エチルなど)、炭素数1~6のアルコキシ、炭素数1~4
のアルコキシ(例えばメトキシ、エトキシなど)、炭素数6~12のアリールオキシ、炭
素数6~10のアリール(例えばフェニルオキシ、ナフチルオキシなど)が好ましい。ま
た、ハロゲンとしては、F、Cl、BrおよびIがあげられ、特にFおよびClが好まし
い。この説明は一般式(2)におけるYでも同じである。
一般式(1)のX、XおよびXにおけるN-RのRは上述した第2の置換基で置
換されていてもよいアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、
アリールやヘテロアリールにおける少なくとも1つの水素は例えばアルキルで置換されて
いてもよい。このアリール、ヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルの具体例と
しては上述する基があげられる。特に炭素数6~10のアリール(例えばフェニル、ナフ
チルなど)、炭素数2~15のヘテロアリール(例えばカルバゾリルなど)、炭素数1~
4のアルキル(例えばメチル、エチルなど)が好ましい。この説明は一般式(2)におけ
るX、XおよびXでも同じである。
一般式(1)における連結基である「-C(-R)-」のRは水素、アルキルまたは
アリールであり、「>N-R」のRはアルキルまたはアルキルで置換されていてもよいア
リールであるが、このアルキルやアリールの具体例としては上述する基があげられる。特
に炭素数1~6のアルキルや炭素数1~4のアルキル(例えばメチル、エチルなど)、炭
素数1~6のアルキルや炭素数1~4のアルキル(例えばメチル、エチルなど)で置換さ
れていてもよい炭素数6~12のアリール(フェニル、ナフチルなど)が好ましい。この
説明は一般式(2)における連結基である「-C(-R)-」や「>N-R」でも同じ
である。
また、一般式(1)における連結基である「アリーレン」や「炭素数6~30のアリー
レン」としては上述したアリールと同じ構造の2価の基があげられる。この説明は一般式
(2)における連結基である「炭素数6~12のアリーレン」でも同じである。
また、本願発明は、一般式(1)で表される単位構造を2つ有する多環芳香族化合物の
二量体、好ましくは、一般式(2)で表される単位構造を2つ有する多環芳香族化合物の
二量体である。二量体は、一つの化合物の中に上記単位構造を2つ有する形態であればよ
く、例えば、上記単位構造が単結合、炭素数1~3のアルキレン基、フェニレン基、ナフ
チレン基などの連結基で2つ結合した形態に加えて、上記単位構造に含まれる任意の環(
A環、B環またはC環、a環、b環またはc環)を2つの単位構造で共有するようにして
結合した形態であってもよく、また、上記単位構造に含まれる任意の環(A環、B環また
はC環、a環、b環またはc環)同士が縮合するようにして結合した形態であってもよい
このような二量体としては、例えば、下記式(2-4)、式(2-5)または式(2-
6)で表される二量体が挙げられる。下記式(2-4)で表される二量体は、例えば後述
する式(1-2001)~式(1-2035)などで表されるような化合物に対応する。
すなわち、一般式(2)で説明すれば、a環であるベンゼン環を共有するようにして、2
つの一般式(2)で表される単位構造を1つの化合物中に有する二量体である。また、下
記式(2-5)で表される二量体は、一般式(2)で説明すれば、a環であるベンゼン環
とXを共有するようにして、2つの一般式(2)で表される単位構造を1つの化合物中
に有する二量体である。また、下記式(2-6)で表される二量体は、例えば後述する式
(1-2041)~式(1-2092)などで表されるような化合物に対応する。すなわ
ち、一般式(2)で説明すれば、例えばある単位構造のa環(またはb環、c環)である
ベンゼン環とある単位構造のa環(またはb環、c環)であるベンゼン環とが縮合するよ
うにして、2つの一般式(2)で表される単位構造を1つの化合物中に有する二量体であ
る。なお、下記式におけるY、X、X、X、RおよびR~Rの定義は式(
2)のそれらの定義と同一である。
Figure 2022033287000007
また、一般式(1)または(2)で表される多環芳香族化合物およびその二量体の化学
構造中の水素は、その全てまたは一部がシアノ、ハロゲンまたは重水素であってもよい。
例えば、式(1)においては、A環、B環、C環(A~C環はアリール環またはヘテロア
リール環)、A~C環への置換基、YがP(-R)、Si-R、Ge-R、Sn-R
、Sb(-R)またはBi(-R)であるときのR(=アルキル、アリール、アルコ
キシ、アリールオキシ)、ならびに、X、XおよびXがN-RであるときのR(=
アルキル、アリール)における水素がシアノ、ハロゲンや重水素で置換されうるが、これ
らの中でもアリールやヘテロアリールにおける全てまたは一部のシアノ、水素がハロゲン
や重水素で置換された態様が挙げられる。ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素
であり、好ましくはフッ素、塩素または臭素、より好ましくは塩素である。
また、本発明に係る多環芳香族化合物およびその二量体は、有機デバイス用材料として
用いることができる。有機デバイスとしては、例えば、有機電界発光素子、有機電界効果
トランジスタまたは有機薄膜太陽電池などがあげられる。特に、有機電界発光素子におい
ては、発光層のドーパント材料として、YがB、X、XおよびXがN-Rである
化合物、YがB、X、XおよびXのうち1つがOであり、他がN-Rである化合
物、YがB、X、XおよびXのうち2つがOであり、他がN-Rである化合物が
好ましく、発光層のホスト材料として、YがBまたはP=O、X、XおよびX
N-Rである化合物、YがBまたはP=O、X、XおよびXのうち1つがOであ
り、他がN-Rである化合物、YがBまたはP=O、X、XおよびXのうち2つ
がOであり、他がN-Rである化合物が好ましく、電子輸送材料として、YがBまたは
P=O、X、XおよびXのうち2つがOであり、他がN-Rである化合物が好まし
く用いられる。
本発明の多環芳香族化合物のさらに具体的な例としては、例えば以下の化学構造式で表
される化合物があげられる。なお、化学構造式中、中心元素のSi、Ge、Sn、Sbお
よびBiに結合した、Meはメチル基、Etはエチル基、Prはn-プロピル基またはi
so-プロピル基(1つの構造式中に複数ある場合は独立して選択される)、Buはn-
ブチル基またはtert-ブチル基(1つの構造式中に複数ある場合は独立して選択され
る)である。また、Dは重水素、Phはフェニル基、Npはナフチル基である。
Figure 2022033287000008
Figure 2022033287000009
Figure 2022033287000010
Figure 2022033287000011
Figure 2022033287000012
Figure 2022033287000013
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Figure 2022033287000043
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Figure 2022033287000102
Figure 2022033287000103
Figure 2022033287000104
Figure 2022033287000105
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Figure 2022033287000109
Figure 2022033287000110
Figure 2022033287000111
Figure 2022033287000112
2.多環芳香族化合物およびその二量体の製造方法
一般式(1)や(2)で表される多環芳香族化合物およびその二量体は、基本的には、
まずA環(a環)とB環(b環)およびC環(c環)とを結合基(X、X、X含む
基)で結合させることで中間体を製造し(第1反応)、その後に、A環(a環)、B環(
b環)およびC環(c環)を結合基(Yを含む基)で結合させることで最終生成物を製
造することができる(第2反応)。第1反応では、例えばエーテル化反応であれば、求核
置換反応、ウルマン反応といった一般的反応が利用でき、アミノ化反応で有ればブッフバ
ルト-ハートウィッグ反応といった一般的反応が利用できる。また、第2反応では、タン
デムヘテロフリーデルクラフツ反応(連続的な芳香族求電子置換反応、以下同様)が利用
できる。なお、以下のスキームにおいてY、X、X、X、R~RおよびRの
定義は式(1)または式(2)のそれらの定義と同一である。
第2反応は、下記スキーム(1)や(2)に示すように、A環(a環)、B環(b環)
およびC環(c環)を結合するYを導入する反応であり、例としてYがホウ素原子、
、X、Xが窒素原子の場合を以下に示す。まず、X、X、Xの間の水素原
子をn-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウムまたはt-ブチルリチウム等でオルト
メタル化する。次いで、三塩化ホウ素や三臭化ホウ素等を加え、リチウム-ホウ素の金属
交換を行った後、N,N-ジイソプロピルエチルアミン等のブレンステッド塩基を加える
ことで、タンデムボラフリーデルクラフツ反応させ、目的物を得ることができる。第2反
応においては反応を促進させるために三塩化アルミニウム等のルイス酸を加えてもよい。
Figure 2022033287000113
なお、上記スキーム(1)や(2)は、一般式(1)や(2)で表される多環芳香族化
合物の製造方法を主に示しているが、その二量体については、複数のA環(a環)、B環
(b環)およびC環(c環)を有する中間体を用いることで製造することができる。詳細
には下記スキーム(3)~(4)で説明する。この場合、使用するブチルリチウム等の試
薬の量を2倍量とすることで目的物を得ることができる。
Figure 2022033287000114
上記スキームにおいては、オルトメタル化により所望の位置へリチウムを導入したが、
下記スキーム(5)および(6)のようにリチウムを導入したい位置にハロゲン原子(H
al)を導入し、ハロゲン-メタル交換によっても所望の位置へリチウムを導入すること
ができる。
Figure 2022033287000115
また、スキーム(3)やスキーム(4)で説明した二量体の製造方法についても、上記
スキーム(5)および(6)のようにリチウムを導入したい位置に臭素原子や塩素原子等
のハロゲンを導入し、ハロゲン-メタル交換によっても所望の位置へリチウムを導入する
ことができる(下記スキーム(7)および(8))。
Figure 2022033287000116
この方法によれば、置換基の影響でオルトメタル化ができないようなケースでも目的物
を合成することができ有用である。
上述の合成法を適宜選択し、使用する原料も適宜選択することで、所望の位置に置換基
を有し、Yがホウ素原子、X、XおよびXが窒素原子である多環芳香族化合物お
よびその二量体を合成することができる。
次に、例としてYがホウ素原子、XおよびXが窒素原子であり、Xが酸素原子
の場合を下記スキーム(9)および(10)に示す。X、X、Xすべてが窒素原子
である場合と同様に、リチウムを導入したい位置に臭素原子や塩素原子等のハロゲンを導
入し、n-ブチルリチウム等を作用させハロゲン-メタル交換によってメタル化する。次
いで、三臭化ホウ素等を加え、リチウム-ホウ素の金属交換を行った後、N,N-ジイソ
プロピルエチルアミン等のブレンステッド塩基を加えることで、タンデムボラフリーデル
クラフツ反応させ、目的物を得ることができる。ここでは反応を促進させるために三塩化
アルミニウム等のルイス酸を加えてもよい。
Figure 2022033287000117
また、Yがホウ素原子、XおよびXが窒素原子であり、Xが酸素原子の場合の
二量体についても、上記スキーム(7)および(8)のようにリチウムを導入したい位置
に臭素原子や塩素原子等のハロゲンを導入し、ハロゲン-メタル交換によっても所望の位
置へリチウムを導入することができる(下記スキーム(11)および(12))。
Figure 2022033287000118
次に、例としてYがリンスルフィド、リンオキサイドまたはリン原子であり、X
、Xすべてが窒素原子である場合を下記スキーム(13)~(16)に示す。これ
までと同様に、まずリチウムを導入したい位置に臭素原子や塩素原子等のハロゲンを導入
し、ハロゲン-メタル交換によってメタル化する。次いで、三塩化リン、硫黄の順に添加
し、最後に三塩化アルミニウム等のルイス酸およびN,N-ジイソプロピルエチルアミン
等のブレンステッド塩基を加えることで、タンデムホスファフリーデルクラフツ反応させ
、Yがリンスルフィドである化合物を得ることができる。また、得られたリンスルフィ
ド化合物をm-クロロ過安息香酸(m-CPBA)で処理することでYがリンオキサイ
ドである化合物を得ることができ、得られたリンオキサイド化合物をトリエチルホスフィ
ンで処理することでYがリン原子である化合物を得ることができる。
Figure 2022033287000119
Figure 2022033287000120
また、Yがリンスルフィド、X、X、Xすべてが窒素原子である場合の二量体
についても、上記スキーム(7)および(8)のようにリチウムを導入したい位置に臭素
原子や塩素原子等のハロゲンを導入し、ハロゲン-メタル交換によっても所望の位置へリ
チウムを導入することができる(下記スキーム(17)および(18))。また、このよ
うにしてYがリンスルフィド、X、X、Xすべてが窒素原子である場合の二量体
も、上記スキーム(15)および(16)のようにして、リンスルフィド化合物をm-ク
ロロ過安息香酸(m-CPBA)で処理することでYがリンオキサイドである化合物を
得ることができ、得られたリンオキサイド化合物をトリエチルホスフィンで処理すること
でYがリン原子である化合物を得ることができる。
Figure 2022033287000121
ここでは、Yが、B、P、P=OまたはP=Sであり、X、XおよびXがN-
RまたはOである例を記載したが、原料を適宜変更することで、Yが、P(-R)
Al、Ga、As、Si-R、Ge-R、Sn-R、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb(
-R)、オルトクロラニルが結合したSb、Bi、Bi=O、Bi=S、Bi(-R)
またはオルトクロラニルが結合したBiであったり、X、XおよびXがSである
化合物も合成することができる。また、YがSn-Rの化合物からSnを他の遷移金属
へ変換することも可能である。
以上の反応で用いられる溶媒の具体例は、t-ブチルベンゼンやキシレンなどである。
また、一般式(2)では、a環、b環およびc環の置換基R~Rのうちの隣接する
基同士が結合してa環、b環またはc環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成
していてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素はアリールまたはヘテロア
リールで置換されていてもよい。したがって、一般式(2)で表される多環芳香族化合物
は、a環、b環およびc環における置換基の相互の結合形態によって、下記スキーム(1
9)および(20)の式(2-1)および式(2-2)に示すように、化合物を構成する
環構造が変化する。これらの化合物は下記スキーム(19)および(20)に示す中間体
に上記スキーム(1)~(18)で示した合成法を適用することで合成することができる
Figure 2022033287000122
上記式(2-1)および式(2-2)中のA’環、B’環およびC’環は、置換基R
~Rのうちの隣接する基同士が結合して、それぞれa環、b環およびc環と共に形成し
たアリール環またはヘテロアリール環を示す(a環、b環またはc環に他の環構造が縮合
してできた縮合環ともいえる)。なお、式では示してはいないが、a環、b環およびc環
の全てがA’環、B’環およびC’環に変化した化合物もある。
また、一般式(2)における「N-RのRは-O-、-S-、-C(-R)-、>N
-R、アリーレン、単結合または縮合により前記a環、b環および/またはc環と結合し
ている」との規定は、下記スキーム(21)の式(2-3-1)で表される、XやX
が縮合環B’および縮合環C’に取り込まれた環構造を有する化合物や、式(2-3-2
)や式(2-3-3)で表される、XやXが縮合環A’に取り込まれた環構造を有す
る化合物で表現することができる。これらの化合物は下記スキーム(21)に示す中間体
に上記スキーム(1)~(18)で示した合成法を適用することで合成することができる
Figure 2022033287000123
また、上記スキーム(1)~(14)および(17)~(21)の合成法では、三塩化
ホウ素や三臭化ホウ素等を加える前に、X、X、Xの間の水素原子(またはハロゲ
ン原子)をブチルリチウム等でオルトメタル化することで、タンデムヘテロフリーデルク
ラフツ反応させた例を示したが、ブチルリチウム等を用いたオルトメタル化を行わずに、
三塩化ホウ素や三臭化ホウ素等の添加により反応を進行させることもできる。
また、Yがリン系の場合には、下記スキーム(22)や(23)に示すように、X
とXおよびX(下記式では>NR)の間の水素原子(またはハロゲン原子)をn-ブ
チルリチウム、sec-ブチルリチウムまたはt-ブチルリチウム等でオルトメタル化し
、次いで、ビスジエチルアミノクロロホスフィンを加え、リチウム-リンの金属交換を行
った後、三塩化アルミニウム等のルイス酸を加えることで、タンデムホスファフリーデル
クラフツ反応させ、目的物を得ることができる。この反応方法は国際公開第2010/1
04047号公報(例えば27頁)にも記載されている。
Figure 2022033287000124
Figure 2022033287000125
なお、上記スキーム(22)や(23)においても、ブチルリチウム等のオルトメタル
化試薬を中間体1のモル量に対して2倍のモル量を使用することで二量体を合成すること
ができる。また、リチウム等のメタルを導入したい位置にあらかじめ臭素原子や塩素原子
等のハロゲンを導入しておき、ハロゲン-メタル交換することで所望の位置へメタルを導
入することができる。
なお、上記スキーム(1)~(23)で使用するオルトメタル化試薬としては、メチル
リチウム、n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、t-ブチルリチウム等のアル
キルリチウム、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムテトラメチルピペリジド、リチ
ウムヘキサメチルジシラジド、カリウムヘキサメチルジシラジドなどの有機アルカリ化合
物が挙げられる。
なお、上記スキーム(1)~(23)で使用するメタル-Yの金属交換試薬としては
、Yの三フッ化物、Yの三塩化物、Yの三臭化物、Yの三ヨウ化物などのY
ハロゲン化物、CIPN(NEtなどのYのアミノ化ハロゲン化物、Yのアル
コキシ化物、Yのアリールオキシ化物などが挙げられる。
なお、上記スキーム(1)~(23)で使用するブレンステッド塩基としては、N,N
-ジイソプロピルエチルアミン、トリエチルアミン、2,2,6,6-テトラメチルピペ
リジン、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン、N,N-ジメチルアニリン、N
,N-ジメチルトルイジン、2,6-ルチジン、テトラフェニルホウ酸ナトリウム、テト
ラフェニルホウ酸カリウム、トリフェニルボラン、テトラフェニルシラン、ArBNa
、ArBK、ArB、ArSi(なお、Arはフェニルなどのアリール)などが挙
げられる。
上記スキーム(1)~(23)で使用するルイス酸としては、AlCl、AlBr
、AlF、BF・OEt、BCl、BBr、GaCl、GaBr、InC
、InBr、In(OTf)、SnCl、SnBr、AgOTf、ScCl
、Sc(OTf)、ZnCl、ZnBr、Zn(OTf)、MgCl、Mg
Br、Mg(OTf)、LiOTf、NaOTf、KOTf、MeSiOTf、C
u(OTf)、CuCl、YCl、Y(OTf)、TiCl、TiBr、Z
rCl、ZrBr、FeCl、FeBr、CoCl、CoBrなどが挙げら
れる。
上記スキーム(1)~(23)では、タンデムヘテロフリーデルクラフツ反応の促進の
ためにブレンステッド塩基またはルイス酸を使用してもよい。ただし、Yの三フッ化物
、Yの三塩化物、Yの三臭化物、Yの三ヨウ化物などのYのハロゲン化物を用い
た場合は、芳香族求電子置換反応の進行とともに、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、ヨ
ウ化水素といった酸が生成するため、酸を捕捉するブレンステッド塩基の使用が効果的で
ある。一方、Yのアミノ化ハロゲン化物、Yのアルコキシ化物を用いた場合は、芳香
族求電子置換反応の進行とともに、アミン、アルコールが生成するために、多くの場合、
ブレンステッド塩基を使用する必要はないが、アミノ基やアルコキシ基の脱離能が低いた
めに、その脱離を促進するルイス酸の使用が効果的である。
また、本発明の多環芳香族化合物やその二量体には、少なくとも一部の水素原子がシア
ノで置換されている化合物などや、重水素で置換されている化合物などや、フッ素や塩素
などのハロゲンで置換されている化合物なども含まれるが、このような化合物などは所望
の箇所がシアノ化、重水素化、フッ素化または塩素化された原料を用いることで、上記と
同様に合成することができる。
本発明に係る多環芳香族化合物およびその二量体は、有機デバイス用材料として用いる
ことができる。有機デバイスとしては、例えば、有機電界発光素子、有機電界効果トラン
ジスタまたは有機薄膜太陽電池などがあげられる。
3.有機電界発光素子
本発明に係る多環芳香族化合物およびその二量体は、例えば、有機電界発光素子の材料
として用いることができる。以下に、本実施形態に係る有機EL素子について図面に基づ
いて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る有機EL素子を示す概略断面図である。
<有機電界発光素子の構造>
図1に示された有機電界発光素子100は、基板101と、基板101上に設けられた
陽極102と、陽極102の上に設けられた正孔注入層103と、正孔注入層103の上
に設けられた正孔輸送層104と、正孔輸送層104の上に設けられた発光層105と、
発光層105の上に設けられた電子輸送層106と、電子輸送層106の上に設けられた
電子注入層107と、電子注入層107の上に設けられた陰極108とを有する。
なお、有機電界発光素子100は、作製順序を逆にして、例えば、基板101と、基板
101上に設けられた陰極108と、陰極108の上に設けられた電子注入層107と、
電子注入層107の上に設けられた電子輸送層106と、電子輸送層106の上に設けら
れた発光層105と、発光層105の上に設けられた正孔輸送層104と、正孔輸送層1
04の上に設けられた正孔注入層103と、正孔注入層103の上に設けられた陽極10
2とを有する構成としてもよい。
上記各層すべてがなくてはならないわけではなく、最小構成単位を陽極102と発光層
105と陰極108とからなる構成として、正孔注入層103、正孔輸送層104、電子
輸送層106、電子注入層107は任意に設けられる層である。また、上記各層は、それ
ぞれ単一層からなってもよいし、複数層からなってもよい。
有機電界発光素子を構成する層の態様としては、上述する「基板/陽極/正孔注入層/
正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極」の構成態様の他に、「基板/陽極
/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/
発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発
光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送
層/陰極」、「基板/陽極/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/
正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸
送層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極
/正孔注入層/発光層/電子輸送層/陰極」、「基板/陽極/発光層/電子輸送層/陰極
」、「基板/陽極/発光層/電子注入層/陰極」の構成態様であってもよい。
<有機電界発光素子における基板>
基板101は、有機電界発光素子100の支持体であり、通常、石英、ガラス、金属、
プラスチックなどが用いられる。基板101は、目的に応じて板状、フィルム状、または
シート状に形成され、例えば、ガラス板、金属板、金属箔、プラスチックフィルム、プラ
スチックシートなどが用いられる。なかでも、ガラス板、および、ポリエステル、ポリメ
タクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂製の板が好ましい
。ガラス基板であれば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどが用いられ、また、
厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、例えば、0.2mm以上あれ
ばよい。厚さの上限値としては、例えば、2mm以下、好ましくは1mm以下である。ガ
ラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラス
の方が好ましいが、SiOなどのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販され
ているのでこれを使用することができる。また、基板101には、ガスバリア性を高める
ために、少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜などのガスバリア膜を設けてもよく、特
にガスバリア性が低い合成樹脂製の板、フィルムまたはシートを基板101として用いる
場合にはガスバリア膜を設けるのが好ましい。
<有機電界発光素子における陽極>
陽極102は、発光層105へ正孔を注入する役割を果たす。なお、陽極102と発光
層105との間に正孔注入層103および/または正孔輸送層104が設けられている場
合には、これらを介して発光層105へ正孔を注入することになる。
陽極102を形成する材料としては、無機化合物および有機化合物があげられる。無機
化合物としては、例えば、金属(アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロム
など)、金属酸化物(インジウムの酸化物、スズの酸化物、インジウム-スズ酸化物(I
TO)、インジウム-亜鉛酸化物(IZO)など)、ハロゲン化金属(ヨウ化銅など)、
硫化銅、カーボンブラック、ITOガラスやネサガラスなどがあげられる。有機化合物と
しては、例えば、ポリ(3-メチルチオフェン)などのポリチオフェン、ポリピロール、
ポリアニリンなどの導電性ポリマーなどがあげられる。その他、有機電界発光素子の陽極
として用いられている物質の中から適宜選択して用いることができる。
透明電極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されない
が、発光素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、300Ω/
□以下のITO基板であれば素子電極として機能するが、現在では10Ω/□程度の基板
の供給も可能になっていることから、例えば100~5Ω/□、好ましくは50~5Ω/
□の低抵抗品を使用することが特に望ましい。ITOの厚みは抵抗値に合わせて任意に選
ぶ事ができるが、通常50~300nmの間で用いられることが多い。
<有機電界発光素子における正孔注入層、正孔輸送層>
正孔注入層103は、陽極102から移動してくる正孔を、効率よく発光層105内ま
たは正孔輸送層104内に注入する役割を果たす。正孔輸送層104は、陽極102から
注入された正孔または陽極102から正孔注入層103を介して注入された正孔を、効率
よく発光層105に輸送する役割を果たす。正孔注入層103および正孔輸送層104は
、それぞれ、正孔注入・輸送材料の一種または二種以上を積層、混合するか、正孔注入・
輸送材料と高分子結着剤の混合物により形成される。また、正孔注入・輸送材料に塩化鉄
(III)のような無機塩を添加して層を形成してもよい。
正孔注入・輸送性物質としては電界を与えられた電極間において正極からの正孔を効率
よく注入・輸送することが必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率よく輸送
することが望ましい。そのためにはイオン化ポテンシャルが小さく、しかも正孔移動度が
大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにく
い物質であることが好ましい。
正孔注入層103および正孔輸送層104を形成する材料としては、上記一般式(1)
で表される多環芳香族化合物またはその二量体を使用することができる。また、光導電材
料において、正孔の電荷輸送材料として従来から慣用されている化合物、p型半導体、有
機電界発光素子の正孔注入層および正孔輸送層に使用されている公知の化合物の中から任
意の化合物を選択して用いることができる。それらの具体例は、カルバゾール誘導体(N
-フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなど)、ビス(N-アリールカルバゾ
ール)またはビス(N-アルキルカルバゾール)などのビスカルバゾール誘導体、トリア
リールアミン誘導体(芳香族第3級アミノを主鎖あるいは側鎖に持つポリマー、1,1-
ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N’-ジフェニル-N
,N’-ジ(3-メチルフェニル)-4,4’-ジアミノビフェニル、N,N’-ジフェ
ニル-N,N’-ジナフチル-4,4’-ジアミノビフェニル、N,N’-ジフェニル-
N,N’-ジ(3-メチルフェニル)-4,4’-ジフェニル-1,1’-ジアミン、N
,N’-ジナフチル-N,N’-ジフェニル-4,4’-ジフェニル-1,1’-ジアミ
ン、N,N4’-ジフェニル-N,N4’-ビス(9-フェニル-9H-カルバゾー
ル-3-イル)-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン、N,N,N4’
,N4’-テトラ[1,1’-ビフェニル]-4-イル)-[1,1’-ビフェニル]-
4,4’-ジアミン、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などのトリフェニルアミン誘導体、スターバーストアミン誘導体な
ど)、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体(無金属、銅フタロシアニンなど)、ピ
ラゾリン誘導体、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサ
ジアゾール誘導体、キノキサリン誘導体(例えば、1,4,5,8,9,12-ヘキサア
ザトリフェニレン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリルなど)、ポルフ
ィリン誘導体などの複素環化合物、ポリシランなどである。ポリマー系では前記単量体を
側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾールおよびポリシ
ランなどが好ましいが、発光素子の作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入でき
て、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されない。
また、有機半導体の導電性は、そのドーピングにより、強い影響を受けることも知られ
ている。このような有機半導体マトリックス物質は、電子供与性の良好な化合物、または
、電子受容性の良好な化合物から構成されている。電子供与物質のドーピングのために、
テトラシアノキノンジメタン(TCNQ)または2,3,5,6-テトラフルオロテトラ
シアノ-1,4-ベンゾキノンジメタン(F4TCNQ)などの強い電子受容体が知られ
ている(例えば、文献「M.Pfeiffer,A.Beyer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73(22),32
02-3204(1998)」および文献「J.Blochwitz,M.Pheiffer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,
73(6),729-731(1998)」を参照)。これらは、電子供与型ベース物質(正孔輸送物質
)における電子移動プロセスによって、いわゆる正孔を生成する。正孔の数および移動度
によって、ベース物質の伝導性が、かなり大きく変化する。正孔輸送特性を有するマトリ
ックス物質としては、例えばベンジジン誘導体(TPDなど)またはスターバーストアミ
ン誘導体(TDATAなど)、あるいは、特定の金属フタロシアニン(特に、亜鉛フタロ
シアニン(ZnPc)など)が知られている(特開2005-167175号公報)。
<有機電界発光素子における発光層>
発光層105は、電界を与えられた電極間において、陽極102から注入された正孔と
、陰極108から注入された電子とを再結合させることにより発光する層である。発光層
105を形成する材料としては、正孔と電子との再結合によって励起されて発光する化合
物(発光性化合物)であればよく、安定な薄膜形状を形成することができ、かつ、固体状
態で強い発光(蛍光)効率を示す化合物であるのが好ましい。本発明では、発光層用の材
料として、上記一般式(1)で表される多環芳香族化合物またはその二量体を用いること
ができる。
発光層は単一層でも複数層からなってもどちらでもよく、それぞれ発光層用材料(ホス
ト材料、ドーパント材料)により形成される。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ
一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホ
スト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ド
ーピング方法としては、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホス
ト材料とドーパント材料とを予め混合してから同時に蒸着してもよい。
ホスト材料の使用量はホスト材料の種類によって異なり、そのホスト材料の特性に合わ
せて決めればよい。ホスト材料の使用量の目安は、好ましくは発光層用材料全体の50~
99.999重量%であり、より好ましくは80~99.95重量%であり、さらに好ま
しくは90~99.9重量%である。上記一般式(1)で表される多環芳香族化合物また
はその二量体はホスト材料としても使用することもできる。
ドーパント材料の使用量はドーパント材料の種類によって異なり、そのドーパント材料
の特性に合わせて決めればよい。ドーパントの使用量の目安は、好ましくは発光層用材料
全体の0.001~50重量%であり、より好ましくは0.05~20重量%であり、さ
らに好ましくは0.1~10重量%である。上記の範囲であれば、例えば、濃度消光現象
を防止できるという点で好ましい。上記一般式(1)で表される多環芳香族化合物または
その二量体はドーパント材料としても使用することもできる。
上記一般式(1)で表される多環芳香族化合物またはその二量体と併用することができ
るホスト材料としては、以前から発光体として知られていたアントラセンやピレンなどの
縮合環誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビス
スチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、フルオ
レン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体などが挙げられる。
また、上記一般式(1)で表される多環芳香族化合物またはその二量体と併用すること
ができるドーパント材料としては、特に限定されず、既知の化合物を用いることができ、
所望の発光色に応じて様々な材料の中から選択することができる。具体的には、例えば、
フェナンスレン、アントラセン、ピレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ナフトピ
レン、ジベンゾピレン、ルブレンおよびクリセンなどの縮合環誘導体、ベンゾオキサゾー
ル誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾトリアゾール誘
導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、イミダゾール
誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘
導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体
、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導
体(特開平1-245087号公報)、ビススチリルアリーレン誘導体(特開平2-24
7278号公報)、ジアザインダセン誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、フェ
ニルイソベンゾフラン、ジメシチルイソベンゾフラン、ジ(2-メチルフェニル)イソベ
ンゾフラン、ジ(2-トリフルオロメチルフェニル)イソベンゾフラン、フェニルイソベ
ンゾフランなどのイソベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、7-ジアルキルアミ
ノクマリン誘導体、7-ピペリジノクマリン誘導体、7-ヒドロキシクマリン誘導体、7
-メトキシクマリン誘導体、7-アセトキシクマリン誘導体、3-ベンゾチアゾリルクマ
リン誘導体、3-ベンゾイミダゾリルクマリン誘導体、3-ベンゾオキサゾリルクマリン
誘導体などのクマリン誘導体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピ
ラン誘導体、ポリメチン誘導体、シアニン誘導体、オキソベンゾアンスラセン誘導体、キ
サンテン誘導体、ローダミン誘導体、フルオレセイン誘導体、ピリリウム誘導体、カルボ
スチリル誘導体、アクリジン誘導体、オキサジン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、
キナクリドン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、フロピリジン誘導体、
1,2,5-チアジアゾロピレン誘導体、ピロメテン誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピ
ロール誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、アク
リドン誘導体、デアザフラビン誘導体、フルオレン誘導体およびベンゾフルオレン誘導体
などがあげられる。
発色光ごとに例示すると、青~青緑色ドーパント材料としては、ナフタレン、アントラ
セン、フェナンスレン、ピレン、トリフェニレン、ペリレン、フルオレン、インデン、ク
リセンなどの芳香族炭化水素化合物やその誘導体、フラン、ピロール、チオフェン、シロ
ール、9-シラフルオレン、9,9’-スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベ
ンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フ
ェナントロリン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサン
テンなどの芳香族複素環化合物やその誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニ
ルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、クマリン誘導体、イミダゾ
ール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、
トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびN,N’-ジフェニル-N
,N’-ジ(3-メチルフェニル)-4,4’-ジフェニル-1,1’-ジアミンに代表
される芳香族アミン誘導体などがあげられる。
また、緑~黄色ドーパント材料としては、クマリン誘導体、フタルイミド誘導体、ナフ
タルイミド誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体
、アクリドン誘導体、キナクリドン誘導体およびルブレンなどのナフタセン誘導体などが
あげられ、さらに上記青~青緑色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール、ヘ
テロアリール、アリールビニル、アミノ、シアノなど長波長化を可能とする置換基を導入
した化合物も好適な例としてあげられる。
さらに、橙~赤色ドーパント材料としては、ビス(ジイソプロピルフェニル)ペリレン
テトラカルボン酸イミドなどのナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、アセチルアセト
ンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするEu錯体などの希土類錯
体、4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-(p-ジメチルアミノスチリル)-4
H-ピランやその類縁体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシア
ニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、デアザフラビン誘導体、クマ
リン誘導体、キナクリドン誘導体、フェノキサジン誘導体、オキサジン誘導体、キナゾリ
ン誘導体、ピロロピリジン誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェ
ナジン誘導体、フェノキサゾン誘導体およびチアジアゾロピレン誘導体などあげられ、さ
らに上記青~青緑色および緑~黄色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール、
ヘテロアリール、アリールビニル、アミノ、シアノなど長波長化を可能とする置換基を導
入した化合物も好適な例としてあげられる。
その他、ドーパントとしては、化学工業2004年6月号13頁、および、それにあげ
られた参考文献などに記載された化合物などの中から適宜選択して用いることができる。
上述するドーパント材料の中でも、特にスチルベン構造を有するアミン、ペリレン誘導
体、ボラン誘導体、芳香族アミン誘導体、クマリン誘導体、ピラン誘導体またはピレン誘
導体が好ましい。
スチルベン構造を有するアミンは、例えば、下記式で表される。
Figure 2022033287000126
当該式中、Arは炭素数6~30のアリールに由来するm価の基であり、Arおよ
びArは、それぞれ独立して炭素数6~30のアリールであるが、Ar~Arの少
なくとも1つはスチルベン構造を有し、Ar~Arは置換されていてもよく、そして
、mは1~4の整数である。
スチルベン構造を有するアミンは、下記式で表されるジアミノスチルベンがより好まし
い。
Figure 2022033287000127
当該式中、ArおよびArは、それぞれ独立して炭素数6~30のアリールであり
、ArおよびArは置換されていてもよい。
炭素数6~30のアリールの具体例は、ベンゼン、ナフタレン、アセナフチレン、フル
オレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、トリフェニレン
、ピレン、クリセン、ナフタセン、ペリレン、スチルベン、ジスチリルベンゼン、ジスチ
リルビフェニル、ジスチリルフルオレンなどが挙げられる。
スチルベン構造を有するアミンの具体例は、N,N,N’,N’-テトラ(4-ビフェ
ニリル)-4,4’-ジアミノスチルベン、N,N,N’,N’-テトラ(1-ナフチル
)-4,4’-ジアミノスチルベン、N,N,N’,N’-テトラ(2-ナフチル)-4
,4’-ジアミノスチルベン、N,N’-ジ(2-ナフチル)-N,N’-ジフェニル-
4,4’-ジアミノスチルベン、N,N’-ジ(9-フェナントリル)-N,N’-ジフ
ェニル-4,4’-ジアミノスチルベン、4,4’-ビス[4”-ビス(ジフェニルアミ
ノ)スチリル]-ビフェニル、1,4-ビス[4’-ビス(ジフェニルアミノ)スチリル
]-ベンゼン、2,7-ビス[4’-ビス(ジフェニルアミノ)スチリル]-9,9-ジ
メチルフルオレン、4,4’-ビス(9-エチル-3-カルバゾビニレン)-ビフェニル
、4,4’-ビス(9-フェニル-3-カルバゾビニレン)-ビフェニルなどが挙げられ
る。
また、特開2003-347056号公報、および特開2001-307884号公報などに記載されたスチル
ベン構造を有するアミンを用いてもよい。
ペリレン誘導体としては、例えば、3,10-ビス(2,6-ジメチルフェニル)ペリ
レン、3,10-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)ペリレン、3,10-ジフェ
ニルペリレン、3,4-ジフェニルペリレン、2,5,8,11-テトラ-t-ブチルペ
リレン、3,4,9,10-テトラフェニルペリレン、3-(1’-ピレニル)-8,1
1-ジ(t-ブチル)ペリレン、3-(9’-アントリル)-8,11-ジ(t-ブチル
)ペリレン、3,3’-ビス(8,11-ジ(t-ブチル)ペリレニル)などがあげられ
る。
また、特開平11-97178号公報、特開2000-133457号公報、特開2000-26324号公報、特開2
001-267079号公報、特開2001-267078号公報、特開2001-267076号公報、特開2000-34234号
公報、特開2001-267075号公報、および特開2001-217077号公報などに記載されたペリレン
誘導体を用いてもよい。
ボラン誘導体としては、例えば、1,8-ジフェニル-10-(ジメシチルボリル)ア
ントラセン、9-フェニル-10-(ジメシチルボリル)アントラセン、4-(9’-ア
ントリル)ジメシチルボリルナフタレン、4-(10’-フェニル-9’-アントリル)
ジメシチルボリルナフタレン、9-(ジメシチルボリル)アントラセン、9-(4’-ビ
フェニリル)-10-(ジメシチルボリル)アントラセン、9-(4’-(N-カルバゾ
リル)フェニル)-10-(ジメシチルボリル)アントラセンなどがあげられる。
また、国際公開第2000/40586号パンフレットなどに記載されたボラン誘導体を用いても
よい。
芳香族アミン誘導体は、例えば、下記式で表される。
Figure 2022033287000128
当該式中、Arは炭素数6~30のアリールに由来するn価の基であり、Arおよ
びArはそれぞれ独立して炭素数6~30のアリールであり、Ar~Arは置換さ
れていてもよく、そして、nは1~4の整数である。
特に、Arがアントラセン、クリセン、フルオレン、ベンゾフルオレンまたはピレン
に由来する2価の基であり、ArおよびArがそれぞれ独立して炭素数6~30のア
リールであり、Ar~Arは置換されていてもよく、そして、nは2である、芳香族
アミン誘導体がより好ましい。
炭素数6~30のアリールの具体例は、ベンゼン、ナフタレン、アセナフチレン、フル
オレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、トリフェニレン
、ピレン、クリセン、ナフタセン、ペリレン、ペンタセンなどが挙げられる。
芳香族アミン誘導体としては、クリセン系としては、例えば、N,N,N’,N’-テ
トラフェニルクリセン-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(p-トリル
)クリセン-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(m-トリル)クリセン
-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(4-イソプロピルフェニル)
クリセン-6,12-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(ナフタレン-2-イル)
クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(p-トリル)ク
リセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェ
ニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エ
チルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス
(4-イソプロピルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-ジフェニル-
N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)クリセン-6,12-ジアミン、N,N’-
ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)クリセン-6,12-
ジアミンなどが挙げられる。
また、ピレン系としては、例えば、N,N,N’,N’-テトラフェニルピレン-1,
6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(p-トリル)ピレン-1,6-ジアミン、
N,N,N’,N’-テトラ(m-トリル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,
N’-テトラキス(4-イソプロピルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N,N
’,N’-テトラキス(3,4-ジメチルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N
’-ジフェニル-N,N’-ジ(p-トリル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’-ジ
フェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N’
-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェニル)ピレン-1,6-ジアミン、N,
N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)ピレン-1,6-ジア
ミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)ピレン-1,
6-ジアミン、N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリ
ル)ピレン-1,6-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(3,4-ジメチルフ
ェニル)-3,8-ジフェニルピレン-1,6-ジアミン、N,N,N,N-テトラフェ
ニルピレン-1,8-ジアミン、N,N’-ビス(ビフェニル-4-イル)-N,N’-
ジフェニルピレン-1,8-ジアミン、N,N-ジフェニル-N,N-ビス-(
4-トリメチルシラニル-フェニル)-1H,8H-ピレン-1,6-ジアミンなどが挙
げられる。
また、アントラセン系としては、例えば、N,N,N,N-テトラフェニルアントラセ
ン-9,10-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(p-トリル)アントラセン-9
,10-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラ(m-トリル)アントラセン-9,10
-ジアミン、N,N,N’,N’-テトラキス(4-イソプロピルフェニル)アントラセ
ン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(p-トリル)アントラ
セン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(m-トリル)アント
ラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4-エチルフェ
ニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(4
-エチルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-ジフェニル-N,N
’-ビス(4-イソプロピルフェニル)アントラセン-9,10-ジアミン、N,N’-
ジフェニル-N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)アントラセン-9,10-ジア
ミン、N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)アン
トラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジ-t-ブチル-N,N,N’,N’-テトラ
(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジ-t-ブチル-N,N’
-ジフェニル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)アントラセン-9,10-
ジアミン、2,6-ジ-t-ブチル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N
,N’-ジ(p-トリル)アントラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジシクロヘキシ
ル-N,N’-ビス(4-イソプロピルフェニル)-N,N’-ジ(p-トリル)アント
ラセン-9,10-ジアミン、2,6-ジシクロヘキシル-N,N’-ビス(4-イソプ
ロピルフェニル)-N,N’-ビス(4-t-ブチルフェニル)アントラセン-9,10
-ジアミン、9,10-ビス(4-ジフェニルアミノ-フェニル)アントラセン、9,1
0-ビス(4-ジ(1-ナフチルアミノ)フェニル)アントラセン、9,10-ビス(4
-ジ(2-ナフチルアミノ)フェニル)アントラセン、10-ジ-p-トリルアミノ-9
-(4-ジ-p-トリルアミノ-1-ナフチル)アントラセン、10-ジフェニルアミノ
-9-(4-ジフェニルアミノ-1-ナフチル)アントラセン、10-ジフェニルアミノ
-9-(6-ジフェニルアミノ-2-ナフチル)アントラセンなどが挙げられる。
また、他には、[4-(4-ジフェニルアミノ-フェニル)ナフタレン-1-イル]-
ジフェニルアミン、[6-(4-ジフェニルアミノ-フェニル)ナフタレン-2-イル]
-ジフェニルアミン、4,4’-ビス[4-ジフェニルアミノナフタレン-1-イル]ビ
フェニル、4,4’-ビス[6-ジフェニルアミノナフタレン-2-イル]ビフェニル、
4,4”-ビス[4-ジフェニルアミノナフタレン-1-イル]-p-テルフェニル、4
,4”-ビス[6-ジフェニルアミノナフタレン-2-イル]-p-テルフェニルなどが
あげられる。
また、特開2006-156888号公報などに記載された芳香族アミン誘導体を用いてもよい。
クマリン誘導体としては、クマリン-6、クマリン-334などがあげられる。
また、特開2004-43646号公報、特開2001-76876号公報、および特開平6-298758号公報な
どに記載されたクマリン誘導体を用いてもよい。
ピラン誘導体としては、下記のDCM、DCJTBなどがあげられる。
Figure 2022033287000129
また、特開2005-126399号公報、特開2005-097283号公報、特開2002-234892号公報、特
開2001-220577号公報、特開2001-081090号公報、および特開2001-052869号公報などに記
載されたピラン誘導体を用いてもよい。
<有機電界発光素子における電子注入層、電子輸送層>
電子注入層107は、陰極108から移動してくる電子を、効率よく発光層105内ま
たは電子輸送層106内に注入する役割を果たす。電子輸送層106は、陰極108から
注入された電子または陰極108から電子注入層107を介して注入された電子を、効率
よく発光層105に輸送する役割を果たす。電子輸送層106および電子注入層107は
、それぞれ、電子輸送・注入材料の一種または二種以上を積層、混合するか、電子輸送・
注入材料と高分子結着剤の混合物により形成される。
電子注入・輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送することをつかさ
どる層であり、電子注入効率が高く、注入された電子を効率よく輸送することが望ましい
。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、
トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。
しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、電子注入・輸送層が、陽極か
らの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たす場合に
は、電子輸送能力がそれ程高くなくても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高
い材料と同等に有する。したがって、本実施形態における電子注入・輸送層は、正孔の移
動を効率よく阻止できる層の機能も含まれてもよい。
電子輸送層106または電子注入層107を形成する材料(電子輸送材料)としては、
上記一般式(1)で表される多環芳香族化合物またはその二量体を使用することができる
。また、光導電材料において電子伝達化合物として従来から慣用されている化合物、有機
電界発光素子の電子注入層および電子輸送層に使用されている公知の化合物の中から任意
に選択して用いることができる。
電子輸送層または電子注入層に用いられる材料としては、炭素、水素、酸素、硫黄、ケ
イ素およびリンの中から選ばれる一種以上の原子で構成される芳香環もしくは複素芳香環
からなる化合物、ピロール誘導体およびその縮合環誘導体および電子受容性窒素を有する
金属錯体の中から選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましい。具体的には、ナフ
タレン、アントラセンなどの縮合環系芳香環誘導体、4,4’-ビス(ジフェニルエテニ
ル)ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体
、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオ
キサイド誘導体、カルバゾール誘導体およびインドール誘導体などがあげられる。電子受
容性窒素を有する金属錯体としては、例えば、ヒドロキシフェニルオキサゾール錯体など
のヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯
体およびベンゾキノリン金属錯体などがあげられる。これらの材料は単独でも用いられる
が、異なる材料と混合して使用しても構わない。
また、他の電子伝達化合物の具体例として、ピリジン誘導体、ナフタレン誘導体、アン
トラセン誘導体、フェナントロリン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタル
イミド誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ジフェニルキノン誘導体
、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体(1,3-ビス[(4-t-ブチルフェニル
)1,3,4-オキサジアゾリル]フェニレンなど)、チオフェン誘導体、トリアゾール
誘導体(N-ナフチル-2,5-ジフェニル-1,3,4-トリアゾールなど)、チアジ
アゾール誘導体、オキシン誘導体の金属錯体、キノリノール系金属錯体、キノキサリン誘
導体、キノキサリン誘導体のポリマー、ベンザゾール類化合物、ガリウム錯体、ピラゾー
ル誘導体、パーフルオロ化フェニレン誘導体、トリアジン誘導体、ピラジン誘導体、ベン
ゾキノリン誘導体(2,2’-ビス(ベンゾ[h]キノリン-2-イル)-9,9’-ス
ピロビフルオレンなど)、イミダゾピリジン誘導体、ボラン誘導体、ベンゾイミダゾール
誘導体(トリス(N-フェニルベンゾイミダゾール-2-イル)ベンゼンなど)、ベンゾ
オキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、キノリン誘導体、テルピリジンなどのオ
リゴピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、テルピリジン誘導体(1,3-ビス(4’-(
2,2’:6’2”-テルピリジニル))ベンゼンなど)、ナフチリジン誘導体(ビス(
1-ナフチル)-4-(1,8-ナフチリジン-2-イル)フェニルホスフィンオキサイ
ドなど)、アルダジン誘導体、カルバゾール誘導体、インドール誘導体、リンオキサイド
誘導体、ビススチリル誘導体などがあげられる。
また、電子受容性窒素を有する金属錯体を用いることもでき、例えば、キノリノール系
金属錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメ
チン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体およびベンゾキノリン金属錯体な
どがあげられる。
上述した材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。
上述した材料の中でも、キノリノール系金属錯体、ビピリジン誘導体、フェナントロリ
ン誘導体またはボラン誘導体が好ましい。
キノリノール系金属錯体は、下記一般式(E-1)で表される化合物である。
Figure 2022033287000130
式中、R~Rは水素または置換基であり、MはLi、Al、Ga、BeまたはZn
であり、nは1~3の整数である。
キノリノール系金属錯体の具体例としては、8-キノリノールリチウム、トリス(8-
キノリノラート)アルミニウム、トリス(4-メチル-8-キノリノラート)アルミニウ
ム、トリス(5-メチル-8-キノリノラート)アルミニウム、トリス(3,4-ジメチ
ル-8-キノリノラート)アルミニウム、トリス(4,5-ジメチル-8-キノリノラー
ト)アルミニウム、トリス(4,6-ジメチル-8-キノリノラート)アルミニウム、ビ
ス(2-メチル-8-キノリノラート)(フェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチ
ル-8-キノリノラート)(2-メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル
-8-キノリノラート)(3-メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-
8-キノリノラート)(4-メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8
-キノリノラート)(2-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8
-キノリノラート)(3-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8
-キノリノラート)(4-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8
-キノリノラート)(2,3-ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル
-8-キノリノラート)(2,6-ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メ
チル-8-キノリノラート)(3,4-ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2
-メチル-8-キノリノラート)(3,5-ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス
(2-メチル-8-キノリノラート)(3,5-ジ-t-ブチルフェノラート)アルミニ
ウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2,6-ジフェニルフェノラート)ア
ルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2,4,6-トリフェニルフェ
ノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2,4,6-トリ
メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)(2,4
,5,6-テトラメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノ
ラート)(1-ナフトラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラート)
(2-ナフトラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメチル-8-キノリノラート)(
2-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメチル-8-キノリノラー
ト)(3-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメチル-8-キノリ
ノラート)(4-フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメチル-8-
キノリノラート)(3,5-ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメ
チル-8-キノリノラート)(3,5-ジ-t-ブチルフェノラート)アルミニウム、ビ
ス(2-メチル-8-キノリノラート)アルミニウム-μ-オキソ-ビス(2-メチル-
8-キノリノラート)アルミニウム、ビス(2,4-ジメチル-8-キノリノラート)ア
ルミニウム-μ-オキソ-ビス(2,4-ジメチル-8-キノリノラート)アルミニウム
、ビス(2-メチル-4-エチル-8-キノリノラート)アルミニウム-μ-オキソ-ビ
ス(2-メチル-4-エチル-8-キノリノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-
4-メトキシ-8-キノリノラート)アルミニウム-μ-オキソ-ビス(2-メチル-4
-メトキシ-8-キノリノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-5-シアノ-8-
キノリノラート)アルミニウム-μ-オキソ-ビス(2-メチル-5-シアノ-8-キノ
リノラート)アルミニウム、ビス(2-メチル-5-トリフルオロメチル-8-キノリノ
ラート)アルミニウム-μ-オキソ-ビス(2-メチル-5-トリフルオロメチル-8-
キノリノラート)アルミニウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリン)ベリリ
ウムなどがあげられる。
ビピリジン誘導体は、下記一般式(E-2)で表される化合物である。
Figure 2022033287000131
式中、Gは単なる結合手またはn価の連結基を表し、nは2~8の整数である。また、
ピリジン-ピリジンまたはピリジン-Gの結合に用いられない炭素は置換されていてもよ
い。
一般式(E-2)のGとしては、例えば、以下の構造式があげられる。なお、下記構造
式中のRは、それぞれ独立して、水素、メチル、エチル、イソプロピル、シクロヘキシル
、フェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、ビフェニリルまたはテルフェニリルである。
Figure 2022033287000132
ピリジン誘導体の具体例としては、2,5-ビス(2,2’-ピリジン-6-イル)-
1,1-ジメチル-3,4-ジフェニルシロール、2,5-ビス(2,2’-ピリジン-
6-イル)-1,1-ジメチル-3,4-ジメシチルシロール、2,5-ビス(2,2’
-ピリジン-5-イル)-1,1-ジメチル-3,4-ジフェニルシロール、2,5-ビ
ス(2,2’-ピリジン-5-イル)-1,1-ジメチル-3,4-ジメシチルシロール
、9,10-ジ(2,2’-ピリジン-6-イル)アントラセン、9,10-ジ(2,2
’-ピリジン-5-イル)アントラセン、9,10-ジ(2,3’-ピリジン-6-イル
)アントラセン、9,10-ジ(2,3’-ピリジン-5-イル)アントラセン、9,1
0-ジ(2,3’-ピリジン-6-イル)-2-フェニルアントラセン、9,10-ジ(
2,3’-ピリジン-5-イル)-2-フェニルアントラセン、9,10-ジ(2,2’
-ピリジン-6-イル)-2-フェニルアントラセン、9,10-ジ(2,2’-ピリジ
ン-5-イル)-2-フェニルアントラセン、9,10-ジ(2,4’-ピリジン-6-
イル)-2-フェニルアントラセン、9,10-ジ(2,4’-ピリジン-5-イル)-
2-フェニルアントラセン、9,10-ジ(3,4’-ピリジン-6-イル)-2-フェ
ニルアントラセン、9,10-ジ(3,4’-ピリジン-5-イル)-2-フェニルアン
トラセン、3,4-ジフェニル-2,5-ジ(2,2’-ピリジン-6-イル)チオフェ
ン、3,4-ジフェニル-2,5-ジ(2,3’-ピリジン-5-イル)チオフェン、6
’,6”-ジ(2-ピリジル)2,2’:4’,4”:2”,2”’-クアテルピリジン
などがあげられる。
フェナントロリン誘導体は、下記一般式(E-3-1)または(E-3-2)で表され
る化合物である。
Figure 2022033287000133
式中、R~Rは水素または置換基であり、隣接する基は互いに結合して縮合環を形
成してもよく、Gは単なる結合手またはn価の連結基を表し、nは2~8の整数である。
また、一般式(E-3-2)のGとしては、例えば、ビピリジン誘導体の欄でGとして説
明した構造式があげられる。
フェナントロリン誘導体の具体例としては、4,7-ジフェニル-1,10-フェナン
トロリン、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン、9,
10-ジ(1,10-フェナントロリン-2-イル)アントラセン、2,6-ジ(1,1
0-フェナントロリン-5-イル)ピリジン、1,3,5-トリ(1,10-フェナント
ロリン-5-イル)ベンゼン、9,9’-ジフルオロ-ビス(1,10-フェナントロリ
ン-5-イル)、バソクプロインや1,3-ビス(2-フェニル-1,10-フェナント
ロリン-9-イル)ベンゼンなどがあげられる。
特に、フェナントロリン誘導体を電子輸送層、電子注入層に用いた場合について説明す
る。長時間にわたって安定な発光を得るには、熱的安定性や薄膜形成性に優れた材料が望
まれ、フェナントロリン誘導体の中でも、置換基自身が三次元的立体構造を有するか、フ
ェナントロリン骨格とのあるいは隣接置換基との立体反発により三次元的立体構造を有す
る誘導体、あるいは複数のフェナントロリン骨格を連結した誘導体が好ましい。さらに、
複数のフェナントロリン骨格を連結する場合、連結ユニット中に共役結合、置換もしくは
無置換の芳香族炭化水素、置換もしくは無置換の芳香複素環を含んでいる化合物がより好
ましい。
ボラン誘導体は、下記一般式(E-4)で表される化合物であり、詳細には特開2007-2
7587号公報に開示されている。
Figure 2022033287000134
式中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていても
よいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシ
アノの少なくとも一つであり、R13~R16は、それぞれ独立して、置換されていても
よいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Xは、置換されていてもよ
いアリーレンであり、Yは、置換されていてもよい炭素数16以下のアリール、置換され
ているボリル、または置換されていてもよいカルバゾリルであり、そして、nはそれぞれ
独立して0~3の整数である。
上記一般式(E-4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E-4-1)で表され
る化合物、さらに下記一般式(E-4-1-1)~(E-4-1-4)で表される化合物
が好ましい。具体例としては、9-[4-(4-ジメシチルボリルナフタレン-1-イル
)フェニル]カルバゾール、9-[4-(4-ジメシチルボリルナフタレン-1-イル)
ナフタレン-1-イル]カルバゾールなどがあげられる。
Figure 2022033287000135
式中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていても
よいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシ
アノの少なくとも一つであり、R13~R16は、それぞれ独立して、置換されていても
よいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、R21およびR22は、そ
れぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていてもよいアリール、置換されているシリ
ル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシアノの少なくとも一つであり、X
は、置換されていてもよい炭素数20以下のアリーレンであり、nはそれぞれ独立して0
~3の整数であり、そして、mはそれぞれ独立して0~4の整数である。
Figure 2022033287000136
各式中、R31~R34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニル
のいずれかであり、そして、R35およびR36は、それぞれ独立して、水素、メチル、
イソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
上記一般式(E-4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E-4-2)で表され
る化合物、さらに下記一般式(E-4-2-1)で表される化合物が好ましい。
Figure 2022033287000137
式中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていても
よいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシ
アノの少なくとも一つであり、R13~R16は、それぞれ独立して、置換されていても
よいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Xは、置換されていても
よい炭素数20以下のアリーレンであり、そして、nはそれぞれ独立して0~3の整数で
ある。
Figure 2022033287000138
式中、R31~R34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニルの
いずれかであり、そして、R35およびR36は、それぞれ独立して、水素、メチル、イ
ソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
上記一般式(E-4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E-4-3)で表され
る化合物、さらに下記一般式(E-4-3-1)または(E-4-3-2)で表される化
合物が好ましい。
Figure 2022033287000139
式中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、アルキル、置換されていても
よいアリール、置換されているシリル、置換されていてもよい窒素含有複素環、またはシ
アノの少なくとも一つであり、R13~R16は、それぞれ独立して、置換されていても
よいアルキル、または置換されていてもよいアリールであり、Xは、置換されていても
よい炭素数10以下のアリーレンであり、Yは、置換されていてもよい炭素数14以下
のアリールであり、そして、nはそれぞれ独立して0~3の整数である。
Figure 2022033287000140
各式中、R31~R34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニル
のいずれかであり、そして、R35およびR36は、それぞれ独立して、水素、メチル、
イソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
ベンゾイミダゾール誘導体は、下記一般式(E-5)で表される化合物である。
Figure 2022033287000141
式中、Ar~Arはそれぞれ独立に水素または置換されてもよい炭素数6~30の
アリールである。特に、Arが置換されてもよいアントリルであるベンゾイミダゾール
誘導体が好ましい。
炭素数6~30のアリールの具体例は、フェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、アセ
ナフチレン-1-イル、アセナフチレン-3-イル、アセナフチレン-4-イル、アセナ
フチレン-5-イル、フルオレン-1-イル、フルオレン-2-イル、フルオレン-3-
イル、フルオレン-4-イル、フルオレン-9-イル、フェナレン-1-イル、フェナレ
ン-2-イル、1-フェナントリル、2-フェナントリル、3-フェナントリル、4-フ
ェナントリル、9-フェナントリル、1-アントリル、2-アントリル、9-アントリル
、フルオランテン-1-イル、フルオランテン-2-イル、フルオランテン-3-イル、
フルオランテン-7-イル、フルオランテン-8-イル、トリフェニレン-1-イル、ト
リフェニレン-2-イル、ピレン-1-イル、ピレン-2-イル、ピレン-4-イル、ク
リセン-1-イル、クリセン-2-イル、クリセン-3-イル、クリセン-4-イル、ク
リセン-5-イル、クリセン-6-イル、ナフタセン-1-イル、ナフタセン-2-イル
、ナフタセン-5-イル、ペリレン-1-イル、ペリレン-2-イル、ペリレン-3-イ
ル、ペンタセン-1-イル、ペンタセン-2-イル、ペンタセン-5-イル、ペンタセン
-6-イルである。
ベンゾイミダゾール誘導体の具体例は、1-フェニル-2-(4-(10-フェニルア
ントラセン-9-イル)フェニル)-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、2-(4-(1
0-(ナフタレン-2-イル)アントラセン-9-イル)フェニル)-1-フェニル-1
H-ベンゾ[d]イミダゾール、2-(3-(10-(ナフタレン-2-イル)アントラ
セン-9-イル)フェニル)-1-フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、5-(
10-(ナフタレン-2-イル)アントラセン-9-イル)-1,2-ジフェニル-1H
-ベンゾ[d]イミダゾール、1-(4-(10-(ナフタレン-2-イル)アントラセ
ン-9-イル)フェニル)-2-フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、2-(4
-(9,10-ジ(ナフタレン-2-イル)アントラセン-2-イル)フェニル)-1-
フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール、1-(4-(9,10-ジ(ナフタレン-
2-イル)アントラセン-2-イル)フェニル)-2-フェニル-1H-ベンゾ[d]イ
ミダゾール、5-(9,10-ジ(ナフタレン-2-イル)アントラセン-2-イル)-
1,2-ジフェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾールである。
電子輸送層または電子注入層には、さらに、電子輸送層または電子注入層を形成する材
料を還元できる物質を含んでいてもよい。この還元性物質は、一定の還元性を有する物質
であれば、様々な物質が用いられ、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、希土類金属のハロゲン化物、ア
ルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および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1つを好適に使用することができる。
好ましい還元性物質としては、Na(仕事関数2.36eV)、K(同2.28eV)
、Rb(同2.16eV)またはCs(同1.95eV)などのアルカリ金属や、Ca(
同2.9eV)、Sr(同2.0~2.5eV)またはBa(同2.52eV)などのア
ルカリ土類金属が挙げられ、仕事関数が2.9eV以下の物質が特に好ましい。これらの
うち、より好ましい還元性物質は、K、RbまたはCsのアルカリ金属であり、さらに好
ましくはRbまたはCsであり、最も好ましいのはCsである。これらのアルカリ金属は
、特に還元能力が高く、電子輸送層または電子注入層を形成する材料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以下の還元性物質として、これら2種以上のアルカリ金属の組み合わせも好
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、
またはCsとNaとKとの組み合わせが好ましい。Csを含むことにより、還元能力を効
率的に発揮することができ、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への添加により
、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。
<有機電界発光素子における陰極>
陰極108は、電子注入層107および電子輸送層106を介して、発光層105に電
子を注入する役割を果たす。
陰極108を形成する材料としては、電子を有機層に効率よく注入できる物質であれば
特に限定されないが、陽極102を形成する材料と同様の材料を用いることができる。な
かでも、スズ、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金
、白金、鉄、亜鉛、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびマグネシウムなど
の金属またはそれらの合金(マグネシウム-銀合金、マグネシウム-インジウム合金、フ
ッ化リチウム/アルミニウムなどのアルミニウム-リチウム合金など)などが好ましい。
電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム
、セシウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効で
ある。しかしながら、これらの低仕事関数金属は一般に大気中で不安定であることが多い
。この点を改善するために、例えば、有機層に微量のリチウム、セシウムやマグネシウム
をドーピングして、安定性の高い電極を使用する方法が知られている。その他のドーパン
トとしては、フッ化リチウム、フッ化セシウム、酸化リチウムおよび酸化セシウムのよう
な無機塩も使用することができる。ただし、これらに限定されない。
さらに、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、スズ、アルミニウムおよびインジウ
ムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシリカ、チタニアおよび窒化ケイ
素などの無機物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などを積
層することが、好ましい例としてあげられる。これらの電極の作製法も、抵抗加熱蒸着、
電子線ビーム蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなど、導
通を取ることができれば特に制限されない。
<各層で用いてもよい結着剤>
以上の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層に用いられる材
料は単独で各層を形成することができるが、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカ
ーボネート、ポリスチレン、ポリ(N-ビニルカルバゾール)、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイ
ド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチル
セルロース、酢酸ビニル樹脂、ABS樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、
フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散さ
せて用いることも可能である。
<有機電界発光素子の作製方法>
有機電界発光素子を構成する各層は、各層を構成すべき材料を蒸着法、抵抗加熱蒸着、
電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、印刷法、スピンコート法またはキャスト
法、コーティング法などの方法で薄膜とすることにより、形成することができる。このよ
うにして形成された各層の膜厚については特に限定はなく、材料の性質に応じて適宜設定
することができるが、通常2nm~5000nmの範囲である。膜厚は通常、水晶発振式
膜厚測定装置などで測定できる。蒸着法を用いて薄膜化する場合、その蒸着条件は、材料
の種類、膜の目的とする結晶構造および会合構造などにより異なる。蒸着条件は一般的に
、ボート加熱温度+50~+400℃、真空度10-6~10-3Pa、蒸着速度0.0
1~50nm/秒、基板温度-150~+300℃、膜厚2nm~5μmの範囲で適宜設
定することが好ましい。
次に、有機電界発光素子を作製する方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層
/ホスト材料とドーパント材料からなる発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる
有機電界発光素子の作製法について説明する。適当な基板上に、陽極材料の薄膜を蒸着法
などにより形成させて陽極を作製した後、この陽極上に正孔注入層および正孔輸送層の薄
膜を形成させる。この上にホスト材料とドーパント材料を共蒸着し薄膜を形成させて発光
層とし、この発光層の上に電子輸送層、電子注入層を形成させ、さらに陰極用物質からな
る薄膜を蒸着法などにより形成させて陰極とすることにより、目的の有機電界発光素子が
得られる。なお、上述の有機電界発光素子の作製においては、作製順序を逆にして、陰極
、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製すること
も可能である。
このようにして得られた有機電界発光素子に直流電圧を印加する場合には、陽極を+、
陰極を-の極性として印加すればよく、電圧2~40V程度を印加すると、透明または半
透明の電極側(陽極または陰極、および両方)より発光が観測できる。また、この有機電
界発光素子は、パルス電流や交流電流を印加した場合にも発光する。なお、印加する交流
の波形は任意でよい。
<有機電界発光素子の応用例>
また、本発明は、有機電界発光素子を備えた表示装置または有機電界発光素子を備えた
照明装置などにも応用することができる。
有機電界発光素子を備えた表示装置または照明装置は、本実施形態にかかる有機電界発
光素子と公知の駆動装置とを接続するなど公知の方法によって製造することができ、直流
駆動、パルス駆動、交流駆動など公知の駆動方法を適宜用いて駆動することができる。
表示装置としては、例えば、カラーフラットパネルディスプレイなどのパネルディスプ
レイ、フレキシブルカラー有機電界発光(EL)ディスプレイなどのフレキシブルディス
プレイなどがあげられる(例えば、特開平10-335066号公報、特開2003-321546号公報、特
開2004-281086号公報など参照)。また、ディスプレイの表示方式としては、例えば、マ
トリクスおよび/またはセグメント方式などがあげられる。なお、マトリクス表示とセグ
メント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
マトリクスでは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置されてお
り、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例
えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が300μm以
下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一
辺がmmオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配
列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場
合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動
方法としては、線順次駆動方法やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動
の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマト
リックスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である
セグメント方式(タイプ)では、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成
し、決められた領域を発光させることになる。例えば、デジタル時計や温度計における時
刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表
示などがあげられる。
照明装置としては、例えば、室内照明などの照明装置、液晶表示装置のバックライトな
どがあげられる(例えば、特開2003-257621号公報、特開2003-277741号公報、特開2004-1
19211号公報など参照)。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上さ
せる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板およ
び標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコ
ン用途のバックライトとしては、従来方式が蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が
困難であることを考えると、本実施形態に係る発光素子を用いたバックライトは薄型で軽
量が特徴になる。
4.その他の有機デバイス
本発明に係る多環芳香族化合物およびその二量体は、上述した有機電界発光素子の他に
、有機電界効果トランジスタまたは有機薄膜太陽電池などの作製に用いることができる。
有機電界効果トランジスタは、電圧入力によって発生させた電界により電流を制御する
トランジスタのことであり、ソース電極とドレイン電極の他にゲート電極が設けられてい
る。ゲート電極に電圧を印加すると電界が生じ、有機電界効果トランジスタは、ソース電
極とドレイン電極間を流れる電子(あるいはホール)の流れを任意にせき止めて電流を制
御することができる。電界効果トランジスタは、単なるトランジスタ(バイポーラトラン
ジスタ)に比べて小型化が容易であり、集積回路などを構成する素子としてよく用いられ
ている。
有機電界効果トランジスタの構造は、通常、本発明に係る多環芳香族化合物およびその
二量体を用いて形成される有機半導体活性層に接してソース電極及びドレイン電極が設け
られており、さらに有機半導体活性層に接した絶縁層(誘電体層)を挟んでゲート電極が
設けられていればよい。その素子構造としては、例えば以下の構造があげられる。
(1)基板/ゲート電極/絶縁体層/ソース電極・ドレイン電極/有機半導体活性層
(2)基板/ゲート電極/絶縁体層/有機半導体活性層/ソース電極・ドレイン電極
(3)基板/有機半導体活性層/ソース電極・ドレイン電極/絶縁体層/ゲート電極
(4)基板/ソース電極・ドレイン電極/有機半導体活性層/絶縁体層/ゲート電極
このように構成された有機電界効果トランジスタは、アクティブマトリックス駆動方式
の液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの画素駆動スイッチン
グ素子等として適用できる。
有機薄膜太陽電池は、ガラスなどの透明基板上にITOなどの陽極、ホール輸送層、光
電変換層、電子輸送層、陰極が積層された構造を有する。光電変換層は陽極側にp型半導
体層を有し、陰極側にn型半導体層を有している。本発明に係る多環芳香族化合物および
その二量体は、その物性に応じて、ホール輸送層、p型半導体層、n型半導体層、電子輸
送層の材料として用いることが可能である。本発明に係る多環芳香族化合物およびその二
量体は、有機薄膜太陽電池においてホール輸送材料や電子輸送材料として機能しうる。有
機薄膜太陽電池は、上記の他にホールブロック層、電子ブロック層、電子注入層、ホール
注入層、平滑化層などを適宜備えていてもよい。有機薄膜太陽電池には、有機薄膜太陽電
池に用いられる既知の材料を適宜選択して組み合わせて用いることができる。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって
なんら限定されない。以下は実施例で合成した化合物である。
Figure 2022033287000142
合成例(1):
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-ボラジベンゾ[cd,mn]ピレン
Figure 2022033287000143
[第1段]
1-ブロモ-2,3-ジクロロベンゼン[r-1](22.6g、100mmol)、
ナトリウムt-ブトキシド(29.6g、308mmol)、2,2’-ビス(ジフェニ
ルホスフィノ)-1,1’-ビナフチル[BINAP](2.51g、4.0mmol)
、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)[Pd(dba)](1.83
g、2.0mmol)およびトルエン(400ml)に窒素雰囲気下、室温でアニリン[
r-2](18.5ml、203mmol)を加え、100℃で26時間加熱撹拌を行っ
た。反応液を室温まで冷やし、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて濾過し、溶
媒を減圧留去して粗生成物を得た。その後、トルエンを用いて洗浄することにより、白色
固体の2-クロロ-N,N’-ジフェニル-1,3-ベンゼンジアミン[r-3](18
.4g、収率63%)を得た。
Figure 2022033287000144
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=6.08(s,2H),6.80(
s,2H),6.99(t,1H),7.04(tt,J=1.1,7.3Hz,2H,
(CH)CH(CH),7.18(dd,4H),7.32(dd,4H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):107.1(2C),109.4,1
20.4(4C),122.5(2C),127.0,129.3(4C),141.1
(2C),141.6(2C).
[第2段]
第1段で得た化合物[r-3](7.37g、25mmol)、ナトリウムt-ブトキ
シド(7.29g、76mmol)、トリt-ブチルホスフィン(0.212g、1.0
5mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)[Pd(dba)
](0.465g、0.50mmol)およびトルエン(100ml)に窒素雰囲気下、
0℃で1-クロロ-3-ヨードベンゼン[r-4](6.20g、50mmol)を加え
、室温で21時間撹拌した。反応液はシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:ト
ルエン)を用いて濾過し、溶媒を減圧留去して粗生成物を得た。その後、メタノールを用
いて洗浄することにより、白色固体の2-クロロ-N,N’-ビス(3-クロロフェニル
)-N,N’-ジフェニル-1,3-ベンゼンジアミン[r-5](12.3g、収率9
5%)を得た。
Figure 2022033287000145
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=6.67(ddd,2H),6.8
6-6.90(m,4H),7.03-7.06(m,6H),7.11(t,4H),
7.12(d,2H),7.24-7.30(m,5H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):118.9(2C),120.6(2
C),121.7(2C),123.1(4C),123.4(2C),128.2(2
C),128.6,129.3(4C),130.0(2C),132.1,134.7
(2C),145.7(2C),146.1(2C),148.2(2C).
[第3段]
第2段で合成した2-クロロ-N,N’-ビス(3-クロロフェニル)-N,N’-ジ
フェニル-1,3-ベンゼンジアミン[r-5](10.3g、20mmol)、ナトリ
ウムt-ブトキシド(5.76g、60mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-
2’,6’-ジメトキシビフェニル[SPhos](0.329g、0.80mmol)
、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)[Pd(dba)](0.36
6g、0.40mmol)およびo-キシレン(200ml)に窒素雰囲気下、室温でア
ニリン[r-2](1.80ml、20mmol)を加え、60℃で3時間加熱撹拌を行
った。反応液を室温まで冷やし、シリカゲルを用いて濾過し(溶離液:トルエン)、溶媒
を減圧留去した。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:トルエン/
ヘキサン=1/4(容量比))で精製することで、白色固体の2-クロロ-N-(3-ク
ロロフェニル)-N,N’-ジフェニル-N’-(3-クロロアミノフェニル)-1,3
-ベンゼンジアミン[r-6](5.65g、収率49%)を得た。
Figure 2022033287000146
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=5.63(s,1H),6.53(
dd,1H),6.66-6.70(m,2H),6.78(dd,1H),6.84-
6.90(m,3H),6.95-7.27(m,18H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):111.2,111.5,114.4
,117.6(2C),118.8,120.4,120.9,121.5,122.3
(2C),122.4,123.1(2C),123.3,127.9,128.4,1
28.5,129.1(2C),129.2(2C),129.3(2C),129.3
(2C),129.8,129.9,132.4,134.6,142.8,143.8
,145.5,146.2,146.3,146.7,148.1,148.2.
[第4段]
窒素雰囲気下、ナトリウムt-ブトキシド(0.589g、6.1mmol)、2-ジ
シクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(0.135g、0.3
2mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(0.149g、0.
16mmol)およびo-キシレン(400ml)の溶液を140℃に加熱撹拌し、2-
クロロ-N-(3-クロロフェニル)-N,N’-ジフェニル-N’-(3-クロロアミ
ノフェニル)-1,3-ベンゼンジアミン(2.29g、4.0mmol)およびo-キ
シレン(900ml)の溶液を12時間かけてゆっくりと滴下した。その後、反応液を室
温まで冷やし、シリカゲルを用いて濾過し(溶離液:トルエン)、溶媒を減圧留去した。
粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:トルエン/ヘキサン=1/4
(容量比))で精製することで、白色固体のN,N’,N”-トリフェニル-1,3,5
-トリアザ-2-クロロ-2,4,6(1,3)-トリベンゼナシクロヘキサファン(
2.73g、収率71%)を得た。
Figure 2022033287000147
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=6.71(d,2H),6.75(
t,2H),6.94-7.08(m,9H),7.12-7.17(m,3H),7.
26-7.33(m,10H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):118.1(2C),119.2(2
C),119.8(4C),123.3(2C),120.9(2C),121.3,1
21.6(2C),129.4(2C),128.3,129.2(2C+4C),12
9.3(2C),132.0,145.4(2C),146.1,148.8(2C),
149.0(2C),149.4(2C).
[第5段]
N,N’,N”-トリフェニル-1,3,5-トリアザ-2-クロロ-2,4,6(
1,3)-トリベンゼナシクロヘキサファン[化合物(r-7)](0.104mg、0
.19mmol)のtert-ブチルベンゼン(4.0ml)溶液に、窒素雰囲気下、-
40℃で1.6Mのtert-ブチルリチウムヘキサン溶液(0.125ml、0.20
mmol)を加えた。50℃で30分間加熱撹拌した後に反応液を-40℃まで冷却し、
三臭化ホウ素(37.5μl、0.40mmol)を加え、30分間撹拌した。その後、
N,N-ジイソプロピルアミン(70.0μl、0.41mmol)を加え、165℃で
14時間加熱撹拌した。反応液を室温まで冷やし、フロリジルを用いて濾過した(溶離液
:ジクロロメタン)。溶媒を減圧留去した後、ジクロロメタンで洗浄することで、白色固
体の化合物(1-1)(45.6mg、収率45%)を得た。
Figure 2022033287000148
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=6.01(d,6H),7.23(
t,3H),7.44(d,6H),7.60(t,3H),7.71(t,6H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):105.8(6C),128.9(3
C),130.7(6C),131.4(6C),132.8(3C),142.0(3
C),147.9(6C).
なお、ホウ素原子のα位に位置する炭素原子はNMR測定では観測されなかった。
合成例(2):
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-ホスファスルフィドジベンゾ[cd,mn]ピレン
Figure 2022033287000149
N,N’,N”-トリフェニル-1,3,5-トリアザ-2-クロロ-2,4,6(
1,3)-トリベンゼナシクロヘキサファン[化合物(r-7)](0.107g、0.
20mmol)およびトルエン(2.0mL)に窒素雰囲気下、-40℃で1.9mol
/Lのtert-ブチルリチウム(0.211mL、0.40mmol)を加え、50℃
で2時間加熱撹拌した。反応液を-40℃まで冷やし、三塩化リン(34.9μL、0.
40mmol)を加え、110℃で2時間加熱撹拌後、溶媒を留去した。留去後、硫黄(
14.0mg、1.5mmol)およびo-クロロベンゼン(4.0mL)を加えた後、
110℃で12時間加熱撹拌した。その後、フロリジルを用いて濾過し(溶離液:ジクロ
ロメタン)、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物をヘキサンで洗浄することによって
単離精製し、黄色固体の化合物(1-241)(67.9mg、収率63%)を得た。
Figure 2022033287000150
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=6.21(dd,6H),7.00
(t,3H),7.49-7.56(m,9H),7.64(t,6H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):102.2(d,3C),110.1
(d,6C),128.8(3C),130.5(6C),132.8(9C),140
.4(3C),145.1(6C).
合成例(3):
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-ホスファオキシドジベンゾ[cd,mn]ピレン
Figure 2022033287000151
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-ホスファスルフィドジベンゾ[cd,mn]ピレン[化合物(1-241)]
(56.0mg、0.10mmol)およびジクロロメタン(2.0mL)に窒素雰囲気
下、-30℃でm-クロロ過安息香酸(m-CPBA)(90.0mg、77.7wt%
、4.0mmol)を加え、1時間撹拌した。その後、亜硫酸ナトリウムの飽和溶液(2
.0mL)を加え1時間撹拌した。ジクロロメタンを用いて有機層を抽出し、溶媒を減圧
留去することで、黄色固体の化合物(1-421)(49.1mg、収率90%)を得た

Figure 2022033287000152
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=6.21(dd,6H),7.06
(t,3H),7.61(t,1H),7.62(dd,2H),8.21(ddd,2
H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):103.7(d,3C),109.5
(d,6C),128.8(3C),130.6(6C),130.7(6C),131
.6(3C),140.3(3C),146.0(6C).
合成例(4):
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-ホスファジベンゾ[cd,mn]ピレン
Figure 2022033287000153
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-ホスファスルフィドジベンゾ[cd,mn]ピレン[化合物(1-241)]
(56.2mg、0.10mmol)およびo-キシレン(2.0mL)に窒素雰囲気下
、トリエチルホスフィン(53.7mL、4.0mmol)を加え、120℃2日間加熱
撹拌した。その後、溶媒並びにトリエチルホスフィンスルフィドを減圧留去により取り除
くことで、黄色固体の化合物(1-601)(48.6mg、収率92%)を得た。
Figure 2022033287000154
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=6.01(dd,6H),7.23
(t,3H),7.44-7.50(m,9H),7.59(t,6H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):104.5(d,3C),110.0
(d,6C),127.8(3C),128.1(3C),130.2(6C),131
.1(6C),141.4(3C),145.0(6C).
合成例(5):
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-メチルシラジベンゾ[cd,mn]ピレン
Figure 2022033287000155
N,N’,N”-トリフェニル-1,3,5-トリアザ-2-クロロ-2,4,6(
1,3)-トリベンゼナシクロヘキサファン[化合物(r-7)](80.4mg、0.
15mmol)およびtert-ブチルベンゼン(3.5mL)に窒素雰囲気下、-40
℃でtert-ブチルリチウム[1.9mol/L](0.314mL、0.60mmo
l)を加え、50℃で30分間加熱撹拌した。反応液を-40℃まで冷やし、トリクロロ
メチルシラン(70.4μL)を加え、160℃で18時間加熱した。その後、フロリジ
ルを用いて濾過し(溶離液:ジクロロメタン)、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物
を薄層シリカゲルクロマトグラフィー(展開液:ヘキサン/トルエン=3/1(容量比)
)により単離精製したところ、白色固体の化合物(1-781)(4.23mg、収率5
2%)を得た。
Figure 2022033287000156
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=6.28(d,8H),6.90(
t,3H),7.45(t,9H),7.58(t,6H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):-5.06,108.9(3C),1
11.1(6C),127.5(3C),129.0(3C),129.9(6C),1
30.6(6C),142.6(3C),151.5(6C).
合成例(6):
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-メチルゲルマジベンゾ[cd,mn]ピレン
Figure 2022033287000157
N,N’,N”-トリフェニル-1,3,5-トリアザ-2-クロロ-2,4,6(
1,3)-トリベンゼナシクロヘキサファン[化合物(r-7)](80.4mg、0.
15mmol)およびtert-ブチルベンゼン(3.5mL)に窒素雰囲気下、-40
℃でtert-ブチルリチウム[1.9mol/L](0.314mL、0.60mmo
l)を加え、50℃で30分加熱撹拌した。反応液を-40℃まで冷やし、四塩化ゲルマ
ニウム(0.128mL、0.60mmol)を加え、160℃で18時間加熱した。続
いて、反応液を0℃まで冷やし、メチルリチウムのエーテル溶液[1.0mol/L](
2.10mL、2.1mmol)を加え、室温で1時間撹拌した。その後、フロリジルを
用いて濾過し(溶離液:ジクロロメタン)、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物を薄
層シリカゲルクロマトグラフィー(展開液:ヘキサン/トルエン=3/1(容量比))に
より単離精製し、白色固体の化合物(1-961)(27.3mg、収率31%)を得た

Figure 2022033287000158
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=7.03(t,3H),7.12(
dd,6H),7.17-7.21(m,3H),7.25-7.36(m,12H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):-6.16,119.3(6C),1
21.6(3C),121.9(6C),129.2(9C),132.0(3C),1
46.0(6C),151.0(3C).
合成例(7):
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-フェニルスタンナジベンゾ[cd,mn]ピレン
Figure 2022033287000159
N,N’,N”-トリフェニル-1,3,5-トリアザ-2-クロロ-2,4,6(
1,3)-トリベンゼナシクロヘキサファン[化合物(r-7)](80.4mg、0.
15mmol)およびtert-ブチルベンゼン(3.5mL)に窒素雰囲気下、-40
℃でtert-ブチルリチウム[1.9mol/L](0.314mL、0.60mmo
l)を加え、50℃で30分加熱撹拌した。反応液を-40℃まで冷やし、トリクロロフ
ェニルスタンナン(98.5μL、0.60mmol)を加え、室温で2時間加熱後、6
0℃に昇温し、2時間加熱撹拌した。その後、フロリジルを用いて濾過し(溶離液:ジク
ロロメタン)、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物を薄層シリカゲルクロマトグラフ
ィー(展開液:ヘキサン/トルエン=2/1(容量比))により単離精製し、その後ヘキ
サン洗浄を行ったところ、白色固体の化合物(1-1161)(18.7mg、収率18
%)を得た。
Figure 2022033287000160
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=6.80(t,3H),7.00(
t,2H),7.12-7.14(m,7H),7.20-7.27(m,9H),7.
34-7.40(q,6H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):114.4(6C),118.4(3
C),126.9(6C),128.7(2C),129.1(6C),129.8,1
30.7,137.0(3C),136.9(2C),147.9(3C),149.1
(3C),153.3(6C).
合成例(8):
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-スチバベンゾ[cd,mn]ピレン
Figure 2022033287000161
N,N’,N”-トリフェニル-1,3,5-トリアザ-2-クロロ-2,4,6(
1,3)-トリベンゼナシクロヘキサファン[化合物(r-7)](1.61g、3.0
mmol)のtert-ブチルベンゼン(60.0ml)溶液に、窒素雰囲気下、-40
℃でtert-ブチルリチウムヘキサン溶液[1.9mol/L](6.30ml、12
mmol)を加えた。45℃で2時間加熱撹拌した後に反応液を-40℃まで冷却し、三
塩化アンチモン(2.76g、12mmol)のジクロロメタン溶液(10ml)を加え
、室温で14時間撹拌した。その後、N,N-ジイソプロピルアミン(4.2ml、24
mmol)を加え、反応液をフロリジルを用いて濾過(溶離液:ジクロロメタン)した。
溶媒を減圧留去した後、トルエンで洗浄することで、白色固体の化合物(1-1221)
(0.870g、収率47%)を得た。
Figure 2022033287000162
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=6.89(t,3H),7.26-
7.32(m,15H),7.45(d,6H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):113.8(6C),119.2(3
C),125.2(6C),129.2(6C),129.5(3C),144.6(3
C),145.5(6C),147.1(6C).
合成例(9):
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-ビスマベンゾ[cd,mn]ピレン
Figure 2022033287000163
N,N’,N”-トリフェニル-1,3,5-トリアザ-2-クロロ-2,4,6(
1,3)-トリベンゼナシクロヘキサファン[化合物(r-7)](1.61g、3.0
mmol)のtert-ブチルベンゼン(4.0ml)溶液に、窒素雰囲気下、-40℃
でtert-ブチルリチウムヘキサン溶液[1.9mol/L](6.30ml、12m
mol)を加えた。45℃で2時間加熱撹拌した後に反応液を-40℃まで冷却し、三塩
化ビスマス(3.79g、12mmol)を加え、3時間撹拌した後、室温で14時間撹
拌した。反応液をフロリジルを用いて濾過(溶離液:ジクロロメタン)した。溶媒を減圧
留去した後、トルエンで洗浄することで、白色固体として化合物(1-1281)(0.
877g、収率41%)を得た。
Figure 2022033287000164
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=6.82(t,3H),7.23-
7.32(m,15H),7.59(d,6H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):113.5(6C),118.7(3
C),125.9(6C),129.1(6C),129.5(3C),146.0(3
C),147.0(6C),153.3(3C).
合成例(10):
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-スチバベンゾ[cd,mn]ピレンのo-クロラニル置換体
Figure 2022033287000165
N,N’,N”-トリフェニル-8,12-ジヒドロ-4H-4,8,12-トリアザ
-12c-スチバベンゾ[cd,mn]ピレン[化合物(1-1221)](30.7m
g、0.050mmol)のジクロロメタン(8.0ml)溶液に、窒素雰囲気下、o-
クロラニル(14.5mg、0.060mmol)のジクロロメタン(1.0ml)溶液
を加えた。室温で3時間撹拌した後に溶媒を留去し、粗生成物をメタノールとヘキサンで
洗浄することで、黄色固体の化合物(1-1341)(41.4mg、収率90%)を得
た。
Figure 2022033287000166
NMRスペクトルにより得られた化合物の構造を確認した。
H-NMR(400MHz,CDCl):δ=7.29-7.38(m,15H)
,7.51(d,6H).
13C-NMR(101MHz,CDCl):116.0(6C),116.9(2
C),120.8(3C+2C),126.7(6C),129.7(6C),131.
8(3C),140.7(3C),140.7(3C),143.8(2C),145.
7(2C),150.5(6C).
原料の化合物を適宜変更することにより、上述した合成例に準じた方法で、本発明の他
の化合物を合成することができる。
次に、本発明の化合物の基礎物性の評価と本発明の化合物を用いた有機EL素子の作製
と評価について記載する。
<基礎物性の評価>
サンプルの準備
評価対象の化合物の吸収特性と発光特性(蛍光と燐光)を評価する場合、評価対象の化
合物を溶媒に溶解して溶媒中で評価する場合と薄膜状態で評価する場合がある。さらに、
薄膜状態で評価する場合は、評価対象の化合物の有機EL素子における使用の態様に応じ
て、評価対象の化合物のみを薄膜化し評価する場合と評価対象の化合物を適切なマトリッ
クス材料中に分散して薄膜化して評価する場合がある。マトリックス材料としては、市販
のPMMA(ポリメチルメタクリレート)等を用いることができる。PMMAに分散した
薄膜サンプルは、例えば、PMMAと評価対象の化合物をトルエン中で溶解させた後、ス
ピンコーティング法により石英製の透明支持基板(10mm×10mm)上に薄膜を形成
して作製することができる。また、マトリックス材料がホスト材料である場合の薄膜サン
プルの作製方法を以下に記す。石英製の透明支持基板(10mm×10mm×1.0mm
)を市販の蒸着装置(昭和真空(株)製)の基板ホルダーに固定し、ホスト材料を入れた
モリブデン製蒸着用ボート、ドーパント材料を入れたモリブデン製蒸着用ボートを装着す
る。次に、真空槽を5×10-4Paまで減圧し、ホスト材料が入った蒸着用ボートとド
ーパント材料が入った蒸着用ボートを同時に加熱して適切な膜厚になるように蒸着してホ
スト材料とドーパント材料の混合薄膜を形成する。ホスト材料とドーパント材料の設定重
量比に応じて蒸着速度を制御する。
吸収特性と発光特性の評価
前記サンプルの吸収スペクトルの測定は、紫外可視近赤外分光光度計((株)島津製作
所製、UV-2600)を用いて行った。また、前記サンプルの蛍光スペクトルまたは燐
光スペクトルの測定は、分光蛍光光度計(日立ハイテク(株)製、F-7000)を用い
て行った。蛍光スペクトルの測定に対しては、室温で適切な励起波長で励起しフォトルミ
ネッセンスを測定した。燐光スペクトルの測定に対しては、付属の冷却ユニットを使用し
て、前記サンプルを液体窒素に浸した状態(温度77K)で測定した。燐光スペクトルを
観測するため、光学チョッパを使用して励起光照射から測定開始までの遅れ時間を調整し
た。サンプルは適切な励起波長で励起しフォトルミネッセンスを測定した。
遅延蛍光の評価
蛍光寿命測定装置(浜松ホトニクス(株)製、C11367-01)を用いて300K
で蛍光寿命を測定する。適切な励起波長で測定される極大発光波長において蛍光寿命の早
い成分と遅い成分を観測する。蛍光を発光する一般的な有機EL材料の室温における蛍光
寿命測定では、熱による3重項成分の失活により、燐光に由来する3重項成分が関与する
遅い成分が観測されることはほとんどない。評価対象の化合物において遅い成分が観測さ
れた場合は、励起寿命の長い3重項エネルギーが熱活性化により1重項エネルギーに移動
して遅延蛍光として観測されたことを示すことになる。
<有機EL素子の評価>
本発明の化合物は、適切なバンドギャップ(Eg)、高い三重項励起エネルギー(E
)および小さいΔEST(三重項励起状態(T1)と一重項励起状態(S1)のエネルギ
ー差)を特徴として有しているため、特に発光層および電荷輸送層への適用が期待できる
有機EL素子の構成
本発明の化合物を用いた有機EL素子の構成として、例えば、以下の構成Aと構成Bが
ある。
(素子構成A)
各層のリファレンスとなる構成材料の一例を下記表1に示す。本構成における正孔輸送
層材料、電子阻止層材料、発光層のホスト材料、発光層のドーパント材料または電子輸送
層材料の少なくとも一つを本発明の化合物に代替することによって更なる特性改善が期待
できる。なお、各層の膜厚や構成材料は本発明の化合物の基礎物性によって適宜変更する
ことができる。
Figure 2022033287000167
表1において、「HI」(正孔注入層材料)はN,N’-ジフェニル-N,N’-ジナ
フチル-4,4’-ジアミノビフェニルであり、「HT」(正孔輸送層材料)は4,4’
,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミンであり、「EB」(電子阻止層
材料)は1,3-ビス(N-カルバゾリル)ベンゼンであり、「EM-H」(発光層ホス
ト材料)は3,3’-ビス(N-カルバゾリル)-1,1’-ビフェニルであり、「Fi
rpic」(発光層ドーパント材料)はビス[2-(4,6-ジフルオロフェニル)ピリ
ジナト-N,C](ピコリナト)イリジウム(III)であり、「ET」(電子輸送層材
料)はジフェニル[4-(トリフェニルシリル)フェニル]ホスフィンオキシドである。
以下に化学構造を示す。
Figure 2022033287000168
(素子構成B)
各層のリファレンスとなる構成材料の一例を下記表2に示す。本構成における正孔輸送
層1の材料、正孔輸送層2の材料、発光層のホスト材料、発光層のドーパント材料または
電子輸送層材料の少なくとも一つを本発明の化合物に代替することによって更なる特性改
善が期待できる。なお、各層の膜厚や構成材料は本発明の化合物の基礎物性によって適宜
変更することができる。
Figure 2022033287000169
表2において、「HI」(正孔注入層材料)はN,N4’-ジフェニル-N,N
-ビス(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)-[1,1’-ビフェニル]
-4,4’-ジアミンであり、「HAT-CN」(正孔注入層材料)は1,4,5,8,
9,12-ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリルであり、「HT-1」(正孔
輸送層材料)はN-([1,1’-ビフェニル]-4-イル)-9,9-ジメチル-N-
(4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル)-9H-フルオレン
-2-アミンであり、「HT-2」(正孔輸送層材料)はN,N-ビス(4-(ジベンゾ
[b,d]フラン-4-イル)フェニル)-[1,1’:4’,1”-テルフェニル]-
4-アミンであり、「EM-H」(発光層ホスト材料)は9-フェニル-10-(4-フ
ェニルナフタレン-1-イル)アントラセンであり、「BD1」(発光層ドーパント材料
)は7,7,-ジメチル-N,N-ジフェニル-N,N-ビス(4-(トリメチ
ルシリル)フェニル)-7H-ベンゾ[c]フルオレン-5,9-ジアミンであり、「E
T」(電子輸送層材料)は4,4’-((2-フェニルアントラセン-9,10-ジイル
)ビス(4,1-フェニレン))ジピリジンである。「Liq」と共に以下に化学構造を
示す。
Figure 2022033287000170
有機EL素子の作製
素子構成Aの作製方法を以下に記述する。スパッタリングにより100nmの厚さに製
膜したITOを50nmまで研磨した、26mm×28mm×0.7mmのガラス基板(
(株)オプトサイエンス製)を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置
(昭和真空(株)製)の基板ホルダーに固定し、HI(正孔注入層材料)、HT(正孔輸
送層材料)、EB(電子阻止層材料)、EM-H(ホスト材料)、Firpic(ドーパ
ント材料)、ET(電子輸送層材料)およびLiF(電子注入層材料)をそれぞれ入れた
モリブデン製蒸着用ボート、およびアルミニウムを入れたタングステン製蒸着用ボートを
装着した。
透明支持基板のITO膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を5×10-4Pa
まで減圧し、まず、HIを加熱して膜厚40nmになるように蒸着して正孔注入層を形成
した。次に、HTを加熱して膜厚15nmになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。
次に、EBを加熱して膜厚15nmになるように蒸着して電子阻止層を形成した。次に、
EM-HとFirpic(ドーパント材料)を同時に加熱して膜厚30nmになるように
蒸着して発光層を形成した。EM-HとFirpicの重量比がおよそ95対5になるよ
うに蒸着速度を調節した。次に、ETを加熱して膜厚40nmになるように蒸着して電子
輸送層を形成した。各層の蒸着速度は0.01~1nm/秒であった。
その後、LiFを加熱して膜厚1nmになるように0.01~0.1nm/秒の蒸着速
度で蒸着し、次いで、アルミニウムを加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰極
を形成し、有機EL素子を得た。このとき、アルミニウムの蒸着速度は1nm~10nm
/秒になるように調節した。
素子構成Bも素子構成Aと同様に条件を最適化して作製することができる。
評価項目および評価方法
評価項目としては、駆動電圧(V)、発光波長(nm)、CIE色度(x,y)、外部
量子効率(%)、発光スペクトルの最大波長(nm)および半値幅(nm)等がある。こ
れらの評価項目は、例えば10cd/m発光時の値を用いることができる。
発光素子の量子効率には、内部量子効率と外部量子効率とがあるが、内部量子効率は、
発光素子の発光層に電子(または正孔)として注入される外部エネルギーが純粋に光子に
変換される割合を示している。一方、外部量子効率は、この光子が発光素子の外部にまで
放出された量に基づいて算出され、発光層において発生した光子は、その一部が発光素子
の内部で吸収されたりあるいは反射され続けたりして、発光素子の外部に放出されないた
め、外部量子効率は内部量子効率よりも低くなる。
分光放射輝度(発光スペクトル)と外部量子効率の測定方法は次の通りである。アドバ
ンテスト社製電圧/電流発生器R6144を用いて、素子の輝度が10cd/mになる
電圧を印加して素子を発光させた。TOPCON社製分光放射輝度計SR-3ARを用い
て、発光面に対して垂直方向から可視光領域の分光放射輝度を測定した。発光面が完全拡
散面であると仮定して、測定した各波長成分の分光放射輝度の値を波長エネルギーで割っ
てπを掛けた数値が各波長におけるフォトン数である。次いで、観測した全波長領域でフ
ォトン数を積算し、素子から放出された全フォトン数とした。印加電流値を素電荷で割っ
た数値を素子へ注入したキャリア数として、素子から放出された全フォトン数を素子へ注
入したキャリア数で割った数値が外部量子効率である。また、発光スペクトルの半値幅は
、極大発光波長を中心として、その強度が50%になる上下の波長間の幅として求められ
る。
化合物(1-1)の実施例
<基礎物性の評価>
[吸収特性]
化合物(1-1)を2.0×10-5mol/lの濃度で溶媒CHClに溶解し吸
収スペクトルの測定を行った。結果、吸収端波長は400nm、吸収極大波長は384n
m、吸収極大波長におけるモル吸光度係数は32164cm-1-1となった(図2)
。また、前記吸収端波長から算出したエネルギーギャップは3.10eVであった。
[発光特性]
蛍光スペクトルの測定は、化合物(1-1)を2.0×10-5mol/lの濃度で溶
媒CHClに溶解し室温にて測定した。サンプルを励起波長340nmで励起しフォ
トルミネッセンスを測定した結果、極大発光波長は403nmであった(図2)。
燐光スペクトルの測定は、化合物(1-1)を3-メチルペンタンに溶解して実施した
。サンプルを励起波長340nmで励起しフォトルミネッセンスを測定した結果、極大発
光波長は415nmであった(図2)。
測定した蛍光スペクトルと燐光スペクトルの極大発光波長から、最低一重項励起エネル
ギー(3.08eV)と最低三重項励起エネルギー(2.99eV)の差ΔESTを見積
もると、0.09eVであった。
以上より化合物(1-1)は適切なエネルギーギャップおよび高い三重項励起エネルギ
ーを有するため発光層用の材料として最適である。更に、小さいΔESTを有するため発
光層用の熱活性化遅延蛍光材料としても期待できる。
<有機EL素子の評価>
前記素子構成Aまたは素子構成Bにおいて化合物(1-1)を発光層のホストとした有
機EL素子を前記手順で作製し評価することができる。
<実際の有機EL素子の評価>
実施例1および2に係る有機EL素子を作製し、1000cd/mの輝度が得られる
電流密度で駆動した際の外部量子効率を測定した。作製した有機EL素子における、各層
の材料構成を下記表3に示す。
Figure 2022033287000171
表3において、「HAT-CN」は1,4,5,8,9,12-ヘキサアザトリフェニ
レンヘキサカルボニトリル、「TBB」はN,N,N’,N’-テトラ([1,
1’-ビフェニル]-4-イル)-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン、「
TcTa」はトリス(4-カルバゾリル-9-イルフェニル)アミン、「Ir(PPy)
」はトリス(2-フェニルピリジン)イリジウム(III)、「TPBi」は1,3,
5-トリス(1-フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)ベンゼンであ
る。以下に化学構造を示す。
Figure 2022033287000172
<実施例1>
<化合物(1-1)を発光層のホスト材料に用いた素子>
スパッタリングにより製膜したITOを50nmまで研磨した、26mm×28mm×
0.7mmのガラス基板((株)オプトサイエンス)を透明支持基板とした。この透明支
持基板を市販の蒸着装置((株)長州産業)の基板ホルダーに固定し、HAT-CN、T
BB、TcTa、本発明の化合物(1-1)、Ir(PPy)、TPBiおよびLiF
をそれぞれ入れたタンタル製蒸着用ルツボ、およびアルミニウムを入れた窒化アルミニウ
ム製蒸着用ルツボを装着した。
透明支持基板のITO膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を2.0×10-4
Paまで減圧し、まず、HAT-CNを加熱して膜厚5nmになるように蒸着し、次いで
、TBBを加熱して膜厚65nmになるように蒸着し、更にTcTaを加熱して膜厚10
nmになるように蒸着することで3層からなる正孔注入層および正孔輸送層を形成した。
次に、本発明の化合物(1-1)とIr(PPy)を同時に加熱して膜厚30nmにな
るように蒸着して発光層を形成した。本発明の化合物(1-1)とIr(PPy)の重
量比がおよそ95対5になるように蒸着速度を調節した。次に、TPBiを加熱して膜厚
50nmになるように蒸着して電子輸送層を形成した。各層の蒸着速度は0.01~1n
m/秒であった。
その後、LiFを加熱して膜厚1nmになるように0.01~0.1nm/秒の蒸着速
度で蒸着した。次いで、アルミニウムを加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰
極を形成した。このとき、蒸着速度が0.1nm~2nm/秒になるように蒸着して陰極
を形成し有機電界発光素子を得た。
ITO電極を陽極、LiF/アルミニウム電極を陰極として、直流電圧を印加すると、
約510nmにピークトップを有する緑色発光が得られた。輝度1000cd/mにお
ける外部量子効率は4.0%だった。
<実施例2>
<化合物(1-241)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1-1)を化合物(1-241)に替えた以外は実
施例1に準じた方法で有機EL素子を得た。両電極に直流電圧を印加すると、約514n
mにピークトップを有する緑色発光が得られた。輝度1000cd/mにおける外部量
子効率は8.3%だった。
次に、実施例3および4および比較例1および2に係る有機EL素子を作製し、100
0cd/mの輝度が得られる電流密度で駆動した際の外部量子効率を測定した。作製し
た有機EL素子における、各層の材料構成を下記表4に示す。
Figure 2022033287000173
表4において、「DOBNA」は6,8-ビフェニル-5,9-ジオキサ-13b-ボ
ラナフト[3,2,1-de]アントラセンである。以下に化学構造を示す。
Figure 2022033287000174
<実施例3>
<化合物(1-1)を正孔輸送層2に用いた素子>
スパッタリングにより製膜したITOを50nmまで研磨した、26mm×28mm×
0.7mmのガラス基板((株)オプトサイエンス)を透明支持基板とした。この透明支
持基板を市販の蒸着装置((株)長州産業)の基板ホルダーに固定し、HAT-CN、T
BB、本発明の化合物(1-1)、DOBNA、Ir(PPy)、TPBiおよびLi
Fをそれぞれ入れたタンタル製蒸着用ルツボ、およびアルミニウムを入れた窒化アルミニ
ウム製蒸着用ルツボを装着した。
透明支持基板のITO膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を2.0×10-4
Paまで減圧し、まず、HAT-CNを加熱して膜厚5nmになるように蒸着し、次いで
、TBBを加熱して膜厚65nmになるように蒸着し、更に本発明の化合物(1-1)を
加熱して膜厚10nmになるように蒸着することで3層からなる正孔注入層および正孔輸
送層を形成した。次に、DOBNAとIr(PPy)を同時に加熱して膜厚30nmに
なるように蒸着して発光層を形成した。DOBNAとIr(PPy)の重量比がおよそ
95対5になるように蒸着速度を調節した。次に、TPBiを加熱して膜厚50nmにな
るように蒸着して電子輸送層を形成した。各層の蒸着速度は0.01~1nm/秒であっ
た。
その後、LiFを加熱して膜厚1nmになるように0.01~0.1nm/秒の蒸着速
度で蒸着した。次いで、アルミニウムを加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰
極を形成した。このとき、蒸着速度が0.1nm~2nm/秒になるように蒸着して陰極
を形成し有機電界発光素子を得た。
ITO電極を陽極、LiF/アルミニウム電極を陰極として、直流電圧を印加すると、
約514nmにピークトップを有する緑色発光が得られた。輝度1000cd/mにお
ける外部量子効率は18.0%だった。
<実施例4>
<化合物(1-241)を正孔輸送層2に用いた素子>
正孔輸送層2の材料である化合物(1-1)を化合物(1-241)に替えた以外は実
施例3に準じた方法で有機EL素子を得た。両電極に直流電圧を印加すると、約514n
mにピークトップを有する緑色発光が得られた。輝度1000cd/mにおける外部量
子効率は20.2%だった。
<比較例1>
<TcTaを正孔輸送層2に用いた素子>
正孔輸送層2の材料である化合物(1-1)をTcTaに替えた以外は実施例3に準じ
た方法で有機EL素子を得た。両電極に直流電圧を印加すると、約514nmにピークト
ップを有する緑色発光が得られた。輝度1000cd/mにおける外部量子効率は19
.0%だった。
<比較例2>
<正孔輸送層2を用いない素子>
正孔輸送層1の膜厚を65nmから75nmに変え、正孔輸送層2を蒸着しなかった(
10nmから0nmへ変えた)以外は実施例3に準じた方法で有機EL素子を得た。両電
極に直流電圧を印加すると、約514nmにピークトップを有する緑色発光が得られた。
輝度1000cd/mにおける外部量子効率は11.8%だった。
次に、実施例5および実施例6に係る有機EL素子を作製し、100cd/mの輝度
が得られる電流密度で駆動した際の外部量子効率を測定した。作製した有機EL素子にお
ける、各層の材料構成を下記表5に示す。
Figure 2022033287000175
<実施例5>
<化合物(1-1)を発光層のホスト材料に用いた素子>
スパッタリングにより製膜したITOを50nmまで研磨した、26mm×28mm×
0.7mmのガラス基板((株)オプトサイエンス)を透明支持基板とした。この透明支
持基板を市販の蒸着装置((株)長州産業)の基板ホルダーに固定し、HAT-CN、T
BB、TcTa、本発明の化合物(1-1)、Firpic、TPBiおよびLiFをそ
れぞれ入れたタンタル製蒸着用ルツボ、およびアルミニウムを入れた窒化アルミニウム製
蒸着用ルツボを装着した。
透明支持基板のITO膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を2.0×10-4
Paまで減圧し、まず、HAT-CNを加熱して膜厚5nmになるように蒸着し、次いで
、TBBを加熱して膜厚65nmになるように蒸着し、更にTcTaを加熱して膜厚10
nmになるように蒸着することで3層からなる正孔注入層および正孔輸送層を形成した。
次に、本発明の化合物(1-1)とFirpicを同時に加熱して膜厚30nmになるよ
うに蒸着して発光層を形成した。本発明の化合物(1-1)とFirpicの重量比がお
よそ95対5になるように蒸着速度を調節した。次に、TPBiを加熱して膜厚50nm
になるように蒸着して電子輸送層を形成した。各層の蒸着速度は0.01~1nm/秒で
あった。
その後、LiFを加熱して膜厚1nmになるように0.01~0.1nm/秒の蒸着速
度で蒸着した。次いで、アルミニウムを加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰
極を形成した。このとき、蒸着速度が0.1nm~2nm/秒になるように蒸着して陰極
を形成し有機電界発光素子を得た。
ITO電極を陽極、LiF/アルミニウム電極を陰極として、直流電圧を印加すると、
約472nmにピークトップを有する青色発光が得られた。輝度100cd/mにおけ
る外部量子効率は7.8%だった。
<実施例6>
<化合物(1-241)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1-1)を化合物(1-241)に替えた以外は実
施例5に準じた方法で有機EL素子を得た。両電極に直流電圧を印加すると、約471n
mにピークトップを有する青色発光が得られた。輝度100cd/mにおける外部量子
効率は17.3%だった。
本発明では、新規な多環芳香族化合物を提供することで、有機EL素子用材料の選択肢
を増やすことができる。また、新規な多環芳香族化合物を有機電界発光素子用材料として
用いることで、優れた有機EL素子、それを備えた表示装置およびそれを備えた照明装置
などを提供することができる。
100 有機電界発光素子
101 基板
102 陽極
103 正孔注入層
104 正孔輸送層
105 発光層
106 電子輸送層
107 電子注入層
108 陰極

Claims (18)

  1. 下記一般式(1)で表される多環芳香族化合物、または下記一般式(1)で表される構
    造を2つ有する多環芳香族化合物の二量体。
    Figure 2022033287000176
    (上記式(1)中、
    A環、B環およびC環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール環であ
    り、これらの環における少なくとも1つの水素は置換されていてもよく、
    は、B、P、P=O、P=S、P(-R)、Al、Ga、As、Si-R、Ge
    -R、Sn-R、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb(-R)、オルトクロラニルが結合
    したSb、Bi、Bi=O、Bi=S、Bi(-R)またはオルトクロラニルが結合し
    たBiであり、前記P(-R)、Si-R、Ge-R、Sn-R、Sb(-R)およ
    びBi(-R)のRは、アリール、アルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはハロ
    ゲンであり、前記P(-R)、Sb(-R)およびBi(-R)における2つのR
    は、単結合または縮合により互いに結合して環を形成していてもよく、
    、XおよびXは、それぞれ独立して、O、N-R、SまたはSeであり、前記
    N-RのRは置換されていてもよいアリール、置換されていてもよいヘテロアリール、ア
    ルキルまたはシクロアルキルであり、ここで、X、XおよびXのうちの少なくとも
    1つはN-Rであり、また、前記N-RのRは連結基、単結合または縮合により前記A環
    、B環および/またはC環と結合していてもよく、そして、
    式(1)で表される化合物または構造における少なくとも1つの水素はシアノ、ハロゲ
    ンまたは重水素で置換されていてもよい。)
  2. A環、B環およびC環は、それぞれ独立して、アリール環またはヘテロアリール環であ
    り、
    A環、B環およびC環における少なくとも1つの水素は、置換または無置換のアリール
    、置換または無置換のヘテロアリール、置換または無置換のジアリールアミノ、置換また
    は無置換のジヘテロアリールアミノ、置換または無置換のアリールヘテロアリールアミノ
    、置換または無置換のアルキル、置換または無置換のシクロアルキル、置換または無置換
    のアルコキシ、置換または無置換のアリールオキシ、置換または無置換のアリールスルホ
    ニル、置換または無置換のジアリールホスフィン、置換または無置換のジアリールホスフ
    ィンオキシド、または、置換または無置換のジアリールホスフィンスルフィドで置換され
    ていてもよく、
    また、A環、B環およびC環はY、X、XおよびXから構成される上記式(1
    )中央の縮合3環構造と結合を共有する5員環または6員環を有し、
    は、B、P、P=O、P=S、P(-R)、Al、Ga、As、Si-R、Ge
    -R、Sn-R、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb(-R)、オルトクロラニルが結合
    したSb、Bi、Bi=O、Bi=S、Bi(-R)またはオルトクロラニルが結合し
    たBiであり、前記P(-R)、Si-R、Ge-R、Sn-R、Sb(-R)およ
    びBi(-R)のRは、アリール、アルキル、アルコキシ、アリールオキシまたはハロ
    ゲンであり、前記P(-R)、Sb(-R)およびBi(-R)における2つのR
    は、単結合または縮合により互いに結合して環を形成していてもよく、
    、XおよびXは、それぞれ独立して、O、N-R、SまたはSeであり、前記
    N-RのRはアルキルで置換されていてもよいアリール、アルキルで置換されていてもよ
    いヘテロアリール、アルキルまたはシクロアルキルであり、ここで、X、XおよびX
    のうちの少なくとも1つはN-Rであり、また、前記N-RのRは-O-、-S-、-
    C(-R)-、>N-R、炭素数6~30のアリーレン、単結合または縮合により前記
    A環、B環および/またはC環と結合していてもよく、前記-C(-R)-のRは水素
    、アルキルまたはアリールであり、前記>N-RのRはアルキルまたはアルキルで置換さ
    れていてもよいアリールであり、そして、
    式(1)で表される化合物または構造における少なくとも1つの水素はシアノ、ハロゲ
    ンまたは重水素で置換されていてもよい、
    請求項1に記載する多環芳香族化合物またはその二量体。
  3. 下記一般式(2)で表される、請求項1に記載する多環芳香族化合物。
    Figure 2022033287000177
    (上記式(2)中、
    ~Rは、それぞれ独立して、水素、アリール、ヘテロアリール、ジアリールアミ
    ノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル、アルコキシま
    たはアリールオキシであり、これらにおける少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロア
    リールまたはアルキルで置換されていてもよく、また、R~Rのうちの隣接する基同
    士が結合してa環、b環またはc環と共にアリール環またはヘテロアリール環を形成して
    いてもよく、形成された環における少なくとも1つの水素はアリール、ヘテロアリール、
    ジアリールアミノ、ジヘテロアリールアミノ、アリールヘテロアリールアミノ、アルキル
    、アルコキシまたはアリールオキシで置換されていてもよく、これらにおける少なくとも
    1つの水素はアリール、ヘテロアリールまたはアルキルで置換されていてもよく、
    は、B、P、P=O、P=S、P(-R)、Al、Ga、As、Si-R、Ge
    -R、Sn-R、Sb、Sb=O、Sb=S、Sb(-R)、オルトクロラニルが結合
    したSb、Bi、Bi=O、Bi=S、Bi(-R)またはオルトクロラニルが結合し
    たBiであり、前記P(-R)、Si-R、Ge-R、Sn-R、Sb(-R)およ
    びBi(-R)のRは、炭素数6~12のアリール、炭素数1~6のアルキル、炭素数
    1~6のアルコキシ、炭素数6~12のアリールオキシまたはハロゲンであり、前記P(
    -R)、Sb(-R)およびBi(-R)における2つのRは、単結合または縮合
    により互いに結合して環を形成していてもよく、
    、XおよびXは、それぞれ独立して、O、N-R、SまたはSeであり、前記
    N-RのRは炭素数6~12のアリール、炭素数2~15のヘテロアリール、炭素数1~
    6のアルキルまたは炭素数3~6のシクロアルキルであり、ここで、X、XおよびX
    のうちの少なくとも2つはN-Rであり、また、前記N-RのRは-O-、-S-、-
    C(-R)-、>N-R、炭素数6~12のアリーレン、単結合または縮合により前記
    a環、b環および/またはc環と結合していてもよく、前記-C(-R)-のRは炭素
    数1~6のアルキルまたは炭素数6~12のアリールであり、前記>N-RのRは炭素数
    1~6のアルキルまたは炭素数1~6のアルキルで置換されていてもよい炭素数6~12
    のアリールであり、そして、
    式(2)で表される化合物における少なくとも1つの水素はシアノ、ハロゲンまたは重
    水素で置換されていてもよい。)
  4. ~Rは、それぞれ独立して、水素、炭素数6~30のアリール、炭素数2~30
    のヘテロアリールまたはジアリールアミノ(ただしアリールは炭素数6~12のアリール
    )であり、また、R~Rのうちの隣接する基同士が結合してa環、b環またはc環と
    共に炭素数9~16のアリール環または炭素数6~15のヘテロアリール環を形成してい
    てもよく、形成された環における少なくとも1つの水素は炭素数6~10のアリールで置
    換されていてもよく、
    は、B、P、P=O、P=S、Si-R、Sb、Sb=O、Sb=S、オルトクロ
    ラニルが結合したSb、Bi、Bi=O、Bi=Sまたはオルトクロラニルが結合したB
    iであり、前記Si-RのRは炭素数6~10のアリールまたは炭素数1~4のアルキル
    であり、
    、XおよびXは、それぞれ独立して、O、N-RまたはSであり、前記N-R
    のRは炭素数6~10のアリールまたは炭素数1~4のアルキルであり、ここで、X
    およびXのうちの少なくとも2つはN-Rであり、そして、
    式(2)で表される化合物における少なくとも1つの水素はシアノ、ハロゲンまたは重
    水素で置換されていてもよい、
    請求項3に記載する多環芳香族化合物。
  5. 前記ハロゲンはフッ素である、請求項1~4のいずれかに記載する多環芳香族化合物ま
    たはその二量体。
  6. 下記化学構造式で表される、請求項1に記載する多環芳香族化合物。
    Figure 2022033287000178
    式中、Meはメチル基、Phはフェニル基である。
  7. 請求項1~6のいずれかに記載する多環芳香族化合物またはその二量体を含有する、有
    機デバイス用材料。
  8. 前記有機デバイス用材料が、有機電界発光素子用材料、有機電界効果トランジスタ用材
    料または有機薄膜太陽電池用材料である、請求項7に記載する有機デバイス用材料。
  9. 発光層用材料である、請求項8に記載する有機電界発光素子用材料。
  10. 電子注入層用材料または電子輸送層用材料である、請求項8に記載する有機電界発光素
    子用材料。
  11. 正孔注入層用材料または正孔輸送層用材料である、請求項8に記載する有機電界発光素
    子用材料。
  12. 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置され、請求項9に記載す
    る発光層用材料を含有する発光層とを有する、有機電界発光素子。
  13. 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置された発光層と、前記陰
    極および前記発光層の間に配置され、請求項10に記載する電子注入層用材料および/ま
    たは電子輸送層用材料を含有する電子注入層および/または電子輸送層とを有する、有機
    電界発光素子。
  14. 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置された発光層と、前記陽
    極および前記発光層の間に配置され、請求項11に記載する正孔注入層用材料および/ま
    たは正孔輸送層用材料を含有する正孔注入層および/または正孔輸送層とを有する、有機
    電界発光素子。
  15. さらに、前記陰極と該発光層との間に配置される電子輸送層および/または電子注入層
    を有し、該電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、キノリノール系金属錯体、
    ピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体、ボラン誘導体およびベンゾイミダゾール誘導
    体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、請求項12~14のいずれかに
    記載する有機電界発光素子。
  16. 前記電子輸送層および/または電子注入層が、さらに、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、希土類金属のハロ
    ゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有
    機錯体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、請求項15に記載の有機電
    界発光素子。
  17. 請求項12~16のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた表示装置。
  18. 請求項12~16のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた照明装置。
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