JP3539628B2 - 発光素子材料、それを使用した発光素子およびアミン化合物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルター用染料、色変換フィルター、写真感光材料染料、増感色素、パルプ染色用染料、レーザー色素、医療診断用蛍光薬剤、発光素子用材料等として用いるに適した化合物および、それらを用いた発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機物質を使用した有機電界発光(EL)素子は、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子としての用途が有望視され、多くの開発が行われている。一般に有機発光素子は、発光層及び該層を挟んだ一対の対向電極から構成されている。発光は、両電極間に電界が印加されると、陰極から電子が注入され、陽極から正孔が注入される。更に、この電子と正孔が発光層において再結合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際にエネルギーを光として放出する現象である。
【0003】
従来の有機発光素子は、駆動電圧が高く、発光輝度や発光効率も低かったが、近年、10V以下の低電圧で発光する高い蛍光量子効率を持った有機化合物を含有した薄膜を積層した有機EL素子が報告され(アプライド フィジックス レターズ、51巻、913頁、1987年)、関心を集めている。この方法は、電子輸送層として金属キレート錯体を、発光層として蛍光化合物、正孔輸送層としてアミン化合物を使用して、高輝度の緑色発光を得ている。また、フルカラーディスプレイ、光源としての利用を考えた場合、実用上は三原色あるいは白色を出す必要があり、蛍光色素をドープし望む色を発光させる素子が報告されている(ジャーナル オブ アプライド フィジックス、65巻、3610頁、1989年)。この手法は、蛍光色素を単独で発光層として用いると濃度消光が大きく、高効率発光が困難な赤色発光において特に有効であり、良好な色純度、高輝度を達成している。しかしながら蒸着で色素をドープした素子を作製する場合、ホスト材料と微量の蛍光色素を共蒸着しており、操作が煩雑であり、性能にばらつきが生じ易いといった問題を抱えていた。そこで、製造工程の簡略化、素子の性能の安定化の観点から、良好な色純度を有し、色素を単独で発光層として用いることができる発光材料、特に単独で発光層として用いても良好な色度、輝度を達成し、かつ耐久性に優れた赤色から緑色の発光材料の開発が望まれていた。
【0004】
一方、有機EL素子において高輝度発光を実現しているものは有機物質を真空蒸着によって積層している素子であるが、製造工程の簡略化、加工性、大面積化等の観点から塗布方式による素子作製が望ましい。しかしながら、従来の塗布方式で作製した素子では発光輝度、発光効率の点で蒸着方式で作製した素子に劣っており、高輝度、高効率発光化が大きな課題となっていた。また、有機低分子化合物を有機ポリマー媒体に分散して塗布した素子では、長時間発光させた場合有機低分子化合物が凝集するなどの原因により均質な面状発光が難しいといった課題があった。
【0005】
また、近年、フィルター用染料、色変換フィルター、写真感光材料染料、増感色素、パルプ染色用染料、レーザー色素、医療診断用蛍光薬剤、有機発光素子用材料等に蛍光を有する物質が種々用いられ、その需要が高まっているが、蛍光強度が強く、かつ色純度の高い長波発光の蛍光色素はあまりなく、新たな材料開発が望まれていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第一の目的は、低電圧駆動で高輝度、高効率の発光が可能で、繰り返し使用時での安定性に優れ、均質面状発光可能な緑〜赤色有機発光素子用材料および有機発光素子の提供にある。
本発明の第二の目的は、素子間でばらつきのなく性能の安定した素子およびそ
の作製を可能にする緑〜赤色発光材料の提供にある。
本発明の第三の目的は、塗布方式で作製しても高輝度、高効率発光可能な有機
発光素子材料およびそれを用いた有機発光素子の提供にある。
本発明の第四の目的は蛍光強度の強い緑色から赤色に蛍光を有する化合物を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この課題は下記手段によって達成された。
【0011】
〔1〕下記一般式(III)で表される化合物であることを特徴とする発光素子材料。
一般式(III)
【0012】
【化9】
【0013】
式中、Ar1は2価の、アリール基またはヘテロ環基を表し、R1、R2は同一または異なっていてもよく、それぞれアリール基、ヘテロ環基または脂肪族炭化水素基を表す。Ar1、R1、R2は連結して環を形成してもよい。R4、R5、R6は同一または異なっていてもよく、それぞれ水素原子または置換基Aを表す。X1 は、硫黄原子またはCRx2Rx3を表し、R x2、Rx3は同一または異なっていてもよく、それぞれ水素原子または置換基Bを表す。R4、R5、R6、X1はそれぞれ連結して環を形成してもよい。Yは酸素原子、硫黄原子、N−RY1を表し、RY1は水素原子または置換基Aを表す。置換基Aは、アルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、ヒドロキシ基、またはヘテロ環基を表す。置換基Bは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、またはアシル基を表す。
〔2〕一般式(III)の化合物が下記一般式(IV)で表される化合物であることを特徴とする〔1〕記載の発光素子材料。
一般式(IV)
【0014】
【化10】
【0015】
式中、Ar1は2価の、アリール基またはヘテロ環基を表し、Ar2、Ar3は同一または異なっていてもよく、それぞれアリール基またはヘテロ環基を表す。Ar1、Ar2、Ar3は連結して環を形成してもよい。R4、R5、R6は同一または異なっていてもよく、それぞれ水素原子または置換基Aを表す。X1 は硫黄原子またはCRx2Rx3を表し、R x2、Rx3は同一または異なっていてもよく、それぞれ水素原子または置換基Bを表す。R4、R5、R6、X1はそれぞれ連結して環を形成してもよい。Yは酸素原子、硫黄原子、またはN−RY1を表し、RY1は水素原子または置換基Aを表す。置換基Aは、アルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、ヒドロキシ基、またはヘテロ環基を表す。置換基Bは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、またはアシル基を表す。
〔3〕下記一般式(V)で表されるアミン化合物。
一般式(V)
【0016】
【化11】
【0017】
式中、Ar1は2価の、アリール基またはヘテロ環基を表し、Ar2、Ar3は同一または異なっていてもよく、それぞれアリール基またはヘテロ環基を表す。Ar1、Ar2、Ar3は連結して環を形成してもよい。R4 、R15、R16は同一または異なっていてもよく、それぞれ水素原子または置換基Aを表す。X2は酸素原子、硫黄原子、N−RX4、またはCRX5RX6を表す。RX4は水素原子または脂肪族炭化水素基、アリール基またはヘテロ環基をあらわし、RX5、RX6は同一または異なっていてもよく、それぞれ水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、またはアシル基を表し、同時に水素原子ではなく、RX5とRX6が連結して環を形成しても良い。R4、R15、R16、X2はそれぞれ連結して環を形成してもよいが、R15とR16は連結しない。Yは酸素原子、硫黄原子、またはN−RY1を表し、RY1は水素原子または置換基Aを表す。置換基Aは、アルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、ヒドロキシ基、またはヘテロ環基を表す。
【0019】
〔4〕電極間に少なくとも一層の有機薄層を含有する発光素子において、〔1〕〜〔3〕に記載の(III)〜(V)で表される化合物の少なくとも一つを該有機薄層に含有することを特徴とする発光素子。
〔5〕電極間に少なくとも一層の有機薄層を含有する発光素子において、〔1〕〜〔3〕に記載の(III)〜(V)で表される化合物の少なくとも1種をポリマー中に分散した層を少なくとも一つ有することを特徴とする発光素子。
【0020】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の一般式( III )〜(V)で表される化合物を包含する一般式(I)で表される化合物について詳細に説明する。
【化40】
式中、R1、R2、R3は同一または異なっていてもよく、それぞれアリール基、ヘテロ環基または脂肪族炭化水素基を表し、R1、R2、R3の少なくとも1つはアリール基またはヘテロ環基を表す。
【0021】
R1 、R2 、R3 で表されるアリール基としては、好ましくは炭素数6〜30の単環または二環のアリール基(例えばフェニル、ナフチルなどが挙げられる。)であり、より好ましくは炭素数6〜20のフェニル基、ナフチル基であり、更に好ましくは炭素数6〜14のフェニル基、ナフチル基である。
【0022】
R1 、R2 、R3 で表されるヘテロ環基は、N、OまたはS原子の少なくとも一つを含む3ないし10員の飽和もしくは不飽和のヘテロ環であり、これらは単環であってもよいし、更に他の環と縮合環を形成してもよい。
ヘテロ環基として好ましくは、5ないし6員の芳香族ヘテロ環基であり、より好ましくは窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含む5ないし6員の芳香族ヘテロ環基であり、更に好ましくは窒素原子、硫黄原子を1ないし2原子含む5ないし6員の芳香族ヘテロ環基である。ヘテロ環の具体例としては、例えばピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルフォリン、チオフェン、フラン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、トリアゾール、トリアジン、インドール、インダゾール、プリン、チアゾリン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾリン、オキサゾール、オキサジアゾール、キノリン、イソキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン フェナントロリン、フェナジン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラザインデンなどが挙げられる。ヘテロ環として好ましくはチオフェン、ピリジン、キノリンである。
【0023】
R1 、R2 、R3 で表される脂肪族炭化水素基は直鎖、分岐または環状であってもよくアルキル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8であり、例えばメチル、エチル、iso−プロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)を表す。
脂肪族炭化水素基として好ましくはアルキル基である。
【0024】
R1 、R2 、R3 で表されるアリール基、ヘテロ環基および脂肪族炭化水素基は置換基を有してもよく、置換基としては、例えばアルキル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8であり、例えばメチル、エチル、iso−プロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチルなどが挙げられる。)、アミノ基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜10、特に好ましくは炭素数0〜6であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、2−ナフチルオキシなどが挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜10であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜16、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えばピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルフォリン、チオフェン、フラン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、トリアゾール、トリアジン、インドール、インダゾール、プリン、チアゾリン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾリン、オキサゾール、オキサジアゾール、キノリン、イソキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン フェナントロリン、フェナジン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラザインデンなどが挙げられる。)、シリル基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは3〜30、特に好ましくは3〜24であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。)などが挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよい。また、置換基が二つ以上ある場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には互いに連結して環を形成してもよい。
【0025】
置換基として好ましくは次の置換基Aである。置換基Aは、アルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、ヒドロキシ基、ヘテロ環基であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、ヘテロ環基である。さらに好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、置換アミノ基である。ここで、置換アミノ基は、−NRa(Rb)で表される基であり、RaおよびRbは同一または異なっていてもよく、アルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基またはヘテロ環基を表す。なお、R1、R2およびR3はそれぞれ互いに連結して環を形成してもよく、形成される環として好ましくは5員環ないし7員環である。
【0026】
R1 、R2 、R3 の少なくとも1つは下記一般式(II)で表される基を含有する。
一般式(II)
【0027】
【化13】
【0028】
R4、R5、R6はそれぞれ水素原子または置換基を表し、置換基としてはR1、R2、R3の置換基と同義である。R4、R5、R6、X1はそれぞれ互いに連結して環を形成してもよい。好ましくはR5とR6とで連結して環を形成し、連結し形成した環は好ましくは芳香族炭素環または芳香族へテロ環を表す。X1は酸素原子、硫黄原子、N−Rx1、またはCRx2Rx3を表し、Rx1、Rx2、R x3 はそれぞれ水素原子または置換基を表し、より好ましくは酸素原子、硫黄原子、またはCRx2Rx3を表す。Rx1、Rx2、Rx3はそれぞれ水素原子または置換基を表す。置換基としてはR1、R2、R3の置換基と同義である。Rx1として好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロ環基を表し、Rx2、Rx3として好ましくは、それぞれ水素原子または次の置換基Bである。置換基Bは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、またはアシル基を表す。Rx2とRx3は同時に水素原子ではない。さらに好ましくは、Rx1、Rx2、Rx3はアルキル基、アリール基またはヘテロ環基であり、R1、R2、R3のアルキル基、アリール基またはヘテロ環基と同義であり、同じものが例示される。Rx2、Rx3で表されるアルキル基として好ましくはパーフルオロアルキル基であり、フッ素を置換基として持つ直鎖、分岐または環状のアルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜20、更に好ましくは1〜12であり、例えばトリフルオロメチル基、ペンタフルオロメチル基など)である。Rx2、Rx3で表されるオキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、アシル基として好ましくは脂肪族炭化水素基、アリール基またはヘテロ環基で置換された、オキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、アシル基である。
【0029】
この場合の脂肪族炭化水素基は、R1 、R2 、R3 で表される脂肪族炭化水素基と同義であり、好ましくはアルキル基、アルケニル基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、トリフルオロメチル基、アリル基などである。
【0030】
アリール基として、好ましくはR1 、R2 、R3 で表されるアリール基と同義である。ヘテロ環基として、好ましくはR1 、R2 、R3 で表されるヘテロ環基と同義であり、これらは単環であってもよいし、更に他の環と縮合環を形成してもよい。
Rx2とRx3は連結して環を形成してもよい。Rx2とRx3が連結し環を形成したものとして好ましくは下記一般式(A)で表されるものである。
一般式(A)
【0031】
【化14】
【0032】
XA は酸素原子、硫黄原子、N−RA1、またはCRA2RA3を表し、RA1、RA2、RA3はそれぞれ水素原子または置換基を表し、ZA は5〜7員環を形成する原子群を表し、好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子のいずれかからなる5〜7員環を形成する原子群である。
RA1、RA2、RA3の置換基はそれぞれR1 〜R3 の置換基と同義である。
RA1は好ましくは水素原子、脂肪族炭化水素基、アリール基またはヘテロ環基を表す。
RA1で表される脂肪族炭化水素基は、好ましくは直鎖、分岐または環状のアルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜20、更に好ましくは1〜12であり、例えばメチル、エチル、iso−プロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは2〜20、更に好ましくは2〜12であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは2〜20、更に好ましくは2〜12であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)であり、好ましくはアルキル基、アルケニル基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アリル基である。
【0033】
RA1で表されるアリール基としては、好ましくは炭素数6〜30の単環または二環のアリール基(例えばフェニル、ナフチルなどが挙げられる。)であり、より好ましくは炭素数6〜20のフェニル基、更に好ましくは6〜12のフェニル基である。
【0034】
RA1で表されるヘテロ環基は、好ましくはN、OまたはS原子の少なくとも一つを含む3ないし10員の飽和もしくは不飽和のヘテロ環であり、これらは単環であってもよいし、更に他の環と縮合環を形成してもよい。
ヘテロ環基として好ましくは、5ないし6員の芳香族ヘテロ環基であり、より好ましくは窒素原子を含む5ないし6員の芳香族ヘテロ環基であり、更に好ましくは窒素原子を1ないし2原子含む5ないし6員の芳香族ヘテロ環基である。
ヘテロ環の具体例としては、例えばピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルフォリン、チオフェン、フラン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、トリアゾール、トリアジン、インドール、インダゾール、プリン、チアゾリン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾリン、オキサゾール、オキサジアゾール、キノリン、イソキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン フェナントロリン、フェナジン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラザインデンなどが挙げられる。ヘテロ環として好ましくは、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、トリアゾール、トリアジン、インドール、インダゾール、チアジアゾール、オキサジアゾール、キノリン、フタラジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、テトラゾール、チアゾール、オキサゾールベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンゾトリアゾールであり、より好ましくはイミダゾール、ピリジン、キノリン、チアゾール、オキサゾール、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンゾトリアゾールであり、更に好ましくは、ピリジン、キノリンである。
【0035】
RA1で表される脂肪族炭化水素基、アリール基及びヘテロ環基は置換基を有してもよく、置換基としてはR1 、R2 、R3 の置換基として挙げたものが適用できる。
RA1として好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基であり、より好ましくはアルキル基、フェニル基である。
【0036】
RA2、RA3として好ましくはそれぞれ水素原子、シアノ基、オキシカルボニル基、アシル基、スルホニル基、チオエーテル基、カルバモイル基またはスルファモイル基を表す(但し、RA2、RA3が共に水素原子であることはない)。
RA2、RA3で表されるオキシカルボニル基、アシル基、スルホニル基およびチオエーテル基は、脂肪族炭化水素基、アリール基またはヘテロ環基で置換されたオキシカルボニル基、アシル基、スルホニル基、チオエーテル基であり、この場合の脂肪族炭化水素基、アリール基およびヘテロ環基部分は、上記RA1で表される脂肪族炭化水素基、アリール基及びヘテロ環基と同義である。
RA2、RA3で表されるカルバモイル基およびスルファモイル基は無置換または脂肪族炭化水素基、アリール基またはヘテロ環基で置換されたカルバモイル基およびスルファモイル基であり、この場合の脂肪族炭化水素基、アリール基およびヘテロ環基部分は、上記RA1で表される脂肪族炭化水素基、アリール基及びヘテロ環基と同義である。
【0037】
一般式(A)としてより好ましくは下記一般式(B)〜(G)で表されるものである。一般式(B)について説明する。
一般式(B)
【0038】
【化15】
【0039】
XB1、XB2は酸素原子、硫黄原子、N−RB1、またはCRB2RB3を表し、RB1、RB2、RB3はそれぞれ水素原子または置換基を表し、ZB は5〜7員環を形成する原子群を表し、好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子のいずれかからなる5〜7員環を形成する原子群である。ZB が形成する5〜7員環はさらに縮合環を形成しても良い。RB1、RB2、RB3は上記RA1、RA2、RA3と同義である。上記一般式(B)の具体例としては以下の例が挙げられる。
例えば1,3−インダンジオン核、3,5−ピラゾリンジオン核、1,3−シクロヘキサンジオン核、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(例えばバルビツル酸または2−チオバルビツル酸およびその誘導体など。誘導体としては例えば1−メチル、1−エチル等の1−アルキル体、1,3−ジメチル、1,3−ジエチル、1,3−ジブチル等の1,3−ジアルキル体、1,3−ジフェニル、1,3−ジ(p−クロロフェニル)、1,3−ジ(p−エトキシカルボニルフェニル)等の1,3−ジアリール体、1−エチル−3−フェニル等の1−アルキル−1−アリール体、1,3−ジ(2―ピリジル)等の1,3位ジヘテロ環置換体等)などが挙げられ、より具体的には以下に示した例やその誘導体などが挙げられる。
【0040】
【化16】
【0041】
次に、一般式(C)について説明する。
一般式(C)
【0042】
【化17】
【0043】
XC は酸素原子、硫黄原子、N−RC1、またはCRC2RC3を表し、RC1、RC2、RC3はそれぞれ水素原子または置換基を表す。YC1、YC2はおのおの窒素原子、C−RC4を表し、RC4は水素原子または置換基を表し、置換基としてはR1 、R2 、R3 の置換基として挙げたものが適用できる。ZC は5〜7員環を形成する原子群を表し、好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子のいずれかからなる5〜7員環を形成する原子群である。ZC で形成される5〜7員環はさらに縮環を形成していても良い。RC1、RC2、RC3は上記RA1、RA2、RA3と同義である。上記一般式(C)の具体例としては以下の例が挙げられる。
例えばピラゾロン核、イソオキサゾリノン核、オキサゾリノン核、フラノン核、オキシインドール核、イミダゾリドン核、1,2,3,6−テトラヒドロピリジン−2,6−ジオン核などが挙げられ、より具体的には以下に示した例やその誘導体などが挙げられる。
【0044】
【化18】
【0045】
次に、一般式(D)について説明する。
一般式(D)
【0046】
【化19】
【0047】
XD は酸素原子、硫黄原子、N−RD1、またはCRD2RD3を表し、RD1、RD2、RD3はそれぞれ水素原子または置換基を表し、ZD は5〜7員環を形成する原子群を表し、好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子のいずれかからなる5〜7員環を形成する原子群である。RD1、RD2、RD3は上記RA1、RA2、RA3と同義である。上記一般式(D)の具体例としては以下の例やその誘導体が挙げられる。
【0048】
【化20】
【0049】
次に、一般式(E)について説明する。
一般式(E)
【0050】
【化21】
【0051】
XE は酸素原子、硫黄原子、N−RE1、またはCRE2RE3を表し、RE1、RE2、RE3はそれぞれ水素原子または置換基を表す。YE1、YE2はおのおの窒素原子、C−RE4を表し、RE4は水素原子または置換基を表し、置換基としてはR1 、R2 、R3 の置換基として挙げたものが適用できる。ZE は5〜7員環を形成する原子群を表し、好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子のいずれかからなる5〜7員環を形成する原子群である。ZE で形成される5〜7員環はさらに縮環を形成しても良い。RE1、RE2、RE3は上記RA1、RA2、RA3と同義である。上記一般式(E)の具体例としては以下の例やその誘導体が挙げられる。
【0052】
【化22】
【0053】
次に、一般式(F)について説明する。
一般式(F)
【0054】
【化23】
【0055】
XF1、XF2は酸素原子、硫黄原子、N−RF1、またはCRF2RF3を表し、RF1、RF2、RF3はそれぞれ水素原子または置換基を表す。YF1、YF2はおのおの酸素原子、硫黄原子、またはN−RF5を表す。RF1、RF5は上記RA1と同義であり、、RF2、RF3はRA2、RA3と同義である。上記一般式(F)で表される酸性核の具体例としては以下の例が挙げられる。
2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核(例えばローダニンおよびその誘導体など。誘導体としては例えば3−メチルローダニン、3−エチルローダニン、3−アリルローダニン等の3−アルキルローダニン、3−フェニルローダニン等の3−アリールローダニン、3−(2−ピリジル)ローダニン等の3位ヘテロ環置換ローダニン等)、2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン核、2−チオ−2,4−(3H,5H)−オキサゾールジオン核、2−チオ−2,5−チオゾリジンジオン核、2,4−チオゾリジンジオン核、チアゾリン−4−オン核、4−チアゾリジノン核、2,4−イミダゾリジンジオン(ヒダントイン)核、2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン(2−チオヒダントイン)核、イミダゾリン−5−オン核等および、これら類縁体を表す。さらに、具体的に示すと、例えば、以下のような例があげられる。
【0056】
【化24】
【0057】
次に、一般式(G)について説明する。
一般式(G)
【0058】
【化25】
【0059】
XG は酸素原子、硫黄原子、N−RG1、またはCRG2RG3を表し、RG1、RG2、RG3はそれぞれ水素原子または置換基を表す。YG1、YG2はおのおの窒素原子、C−RG4を表し、RG4は水素原子または置換基を表し、置換基としてはR1 、R2 、R3 の置換基として挙げたものが適用できる。m1は1または2を表す。ZG は5〜7員環を形成する原子群を表し、好ましくは炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子のいずれかからなる5〜7員環を形成する原子群である。ZG で形成される5〜7員環はさらに縮環を形成しても良い。RG1、RG2、RG3は上記RA1、RA2、RA3と同義である。上記一般式(G)の具体例としてはたとえば以下の例が挙げられる。
【0060】
【化26】
【0061】
また、上記一般式(A)の=XA はさらに一般式(A)で表される酸性核と縮合してもよい。例えば、一般式(F)で表されるローダニン核を一例として示すと、以下の例が挙げられる。
【0062】
【化27】
【0063】
次に一般式(A)〜(G)の好ましい例を示すと、好ましくは1,3−インダンジオン核、3,5−ピラゾリンジオン核、1,3−シクロヘキサンジオン核(チオケトン体も含む)、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含む)、ピラゾロン核、イソオキサゾリノン核、オキサゾリノン核、フラノン核、オキシインドール核、イミダゾリドン核、1,2,3,6−テトラヒドロピリジン−2,6−ジオン核、ベンゾチオフェン−3−オン核、オキソベンゾチオフェン−3−オン核、ジオキソベンゾチオフェン−3−オン核、クマラノン核、オキシインドール核、1−インダノン核、α−テトラロン核、2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核、2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン核、2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン核、2,4−チアゾリジンジオン核、2,4−イミダゾリジンジオン核、2−チオ−2,4−イミダゾリジンジオン核、2−イミダゾリン−5−オン核であり、更に好ましくは1,3−インダンジオン核、2,4,6−トリケトヘキサヒドロピリミジン核(チオケトン体も含む)、ピラゾロン核、イソオキサゾリノン核、オキサゾリノン核、フラノン核、オキシインドール核、イミダゾリドン核、1,2,3,6−テトラヒドロピリジン−2,6−ジオン核、ベンゾチオフェン−3−オン核、オキソベンゾチオフェン−3−オン核、ジオキソベンゾチオフェン−3−オン核、クマラノン核、1−インダノン核、2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核、2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン核、2−チオ−2,5−チアゾリジンジオン核、2,4−チアゾリジンジオン核、であり、特に好ましくは1,3−インダンジオン核、バルビツル酸誘導体、2−チオバルビツル酸誘導体、ピラゾロン核、イソオキサゾリノン核、オキサゾリノン核、フラノン核、イミダゾリドン核、1,2,3,6−テトラヒドロピリジン−2,6−ジオン核、オキソベンゾチオフェン−3−オン核、ジオキソベンゾチオフェン−3−オン誘導体、2−チオ−2,4−チアゾリジンジオン核、1−インダノン核、2−チオ−2,4−オキサゾリジンジオン核である。
赤色純度良好な素子作成にはX1 はCRx2Rx3が好ましい。
【0064】
Yは酸素原子、硫黄原子、またはN−RY1を表し、RY1は水素原子または置換基を表し、RY1はRx1と同義である。Yとして好ましくは酸素原子、硫黄原子、N−RY1(但し、RY1はアルキル基)を表す。Yとして特に好ましくは酸素原子、硫黄原子であり、最も好ましくは酸素原子である。
【0065】
次に一般式(III)について説明する。
Ar1 は2価の、アリール基またはヘテロ環基を表し、 Ar1が表す2価のアリール基としては、好ましくは炭素数6〜30の単環または二環のアリール基(例えばフェニル、ナフチルなどが挙げられる。)であり、より好ましくは炭素数6〜20のフェニル基、ナフチル基であり、更に好ましくは炭素数6〜14のフェニル基、ナフチル基である。
【0066】
Ar1が表す2価のヘテロ環基は、N、OまたはS原子の少なくとも一つを含む3ないし10員の飽和もしくは不飽和のヘテロ環であり、これらは単環であってもよいし、更に他の環と縮合環を形成してもよい。ヘテロ環基として好ましくは、5ないし6員の芳香族ヘテロ環基であり、より好ましくは窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含む5ないし6員の芳香族ヘテロ環基であり、更に好ましくは窒素原子、硫黄原子を1ないし2原子含む5ないし6員の芳香族ヘテロ環基である。ヘテロ環の具体例としては、例えばピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルフォリン、チオフェン、フラン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、トリアゾール、トリアジン、インドール、インダゾール、プリン、チアゾリン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾリン、オキサゾール、オキサジアゾール、キノリン、イソキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン フェナントロリン、フェナジン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラザインデンなどが挙げられる。ヘテロ環として好ましくはチオフェン、ピリジン、キノリンである。
R1、R 2 は一般式(I)と同義であり、好ましい範囲も同様である。R 4 、R 5 、R 6 は、同一または異なっていてもよく、それぞれ水素原子または置換基Aを表す。X 1 は硫黄原子またはCR x2 R x3 を表し、R x2 、R x3 は同一または異なっていてもよく、それぞれ水素原子または置換基Bを表す。R 4 、R 5 、R 6 、X 1 はそれぞれ連結して環を形成してもよい。Yは酸素原子、硫黄原子、N−R Y1 を表し、R Y1 は水素原子または置換基Aを表す。
【0067】
次に一般式(IV)について説明する。
式中、Ar2 、Ar3 は同一または異なっていてもよくそれぞれアリール基またはヘテロ環基を表し、一般式のR1 、R2 、R3 の表すアリール基またはヘテロ環基と同義であり、好ましい範囲も同様である。Ar1 、R4 、R5 、R6 、X1 、Yは一般式(III)と同義であり、好ましい範囲も同様である。
【0068】
次に一般式(V)について説明する。
式中、Ar1、Ar2、Ar3、R4、Yは一般式(IV)と同義であり、好ましい範囲も同様である。R15、R16はそれぞれ水素原子または置換基Aを表す。R 15、R16は連結しない。X2は酸素原子、硫黄原子、N−RX4、CRX5RX6を表す。RX4は水素原子または脂肪族炭化水素基、アリール基またはヘテロ環基をあらわし、RX5、RX6は同一または異なってもよく、それぞれ水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、アシル基を表し、同時に水素原子ではなく、RX5とRX6が連結して環を形成しても良い。
RX4、RX5、RX6はRx1、Rx2、Rx3の好ましい説明と同義である。
R15、R16として好ましくはアルキル基またはアリール基である。
【0069】
次に一般式(VI)について説明する。
【化41】
式中、Ar1、Ar2、Ar3、R4、X2、Yは一般式(V)と同義であり、好ましい範囲も同様である。ただし、X2とYが共に酸素原子であり、かつAr1がフェニル基のとき、Ar2、Ar3のいずれか一方は置換フェニル基、ナフチル基またはヘテロ環基を表す。R7、R8、R9、R10は一般式(IV)のR5、R6と同義であり、好ましくはすべてが水素原子の場合である。
【0070】
また、一般式(I)、(III)〜(VI)で表される化合物は低分子量化合物であっても良いし、一般式(I)、(III)〜(VI)で表される残基がポリマー主鎖に接続された高分子量化合物(好ましくは重量平均分子量1000〜5000000、より好ましくは5000〜2000000、特に好ましくは10000〜1000000)もしくは、一般式(I)、(III)〜(VI)の骨格を主鎖にもつ高分子量化合物(好ましくは重量平均分子量1000〜5000000、より好ましくは5000〜2000000、特に好ましくは10000〜1000000)であってもよい。高分子量化合物の場合は、ホモポリマーであっても良いし、他のモノマーとの共重合体であっても良い。
一般式(I)、(III)〜(VI)で表される化合物としては、好ましくは、低分子量化合物である。また、一般式(I)〜(VI)は便宜的に極限構造式で表しているが、その互変異性体であってもよい。
【0071】
一般式(I)で表される化合物の好ましい組み合わせについて説明する。R1、R2、R3は同一または異なっていてもよくそれぞれ炭素数6〜30の単環または二環のアリール基、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を含む炭素数1〜20の5ないし6員の芳香族ヘテロ環基または炭素数1〜20のアルキル基であり、R1、R2、R3の少なくとも1つは前述のアリール基またはヘテロ環基であり、置換基として一般式(II)で表される基を含有する。R1、R2、R3は置換基を有してもよく、置換基としてはアルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、カルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、ヒドロキシ基、ヘテロ環基であり、さらに置換されていても良い。
一般式(II)においてR4、R5、R6はそれぞれ水素原子または置換基を表し、置換基としては炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルキルチオ基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数0〜20の無置換および置換アミノ基、炭素数0〜20の置換スルホニル基、シアノ基である。R5とR6は連結して環を形成しても良く、連結し形成した環は好ましくは芳香族炭素環、芳香族ヘテロ環を表す。X1は酸素原子、硫黄原子、N−Rx1、CRx2Rx3を表し、Rx1として好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロ環基を表し、Rx2、Rx3としては好ましくは、それぞれ水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、アシル基を表し、Rx2とRx3は同時に水素原子ではない。Rx2とRx3は連結して環を形成してもよい。
Yは酸素原子、硫黄原子、N−RY1を表し、RY1は水素原子または置換基を表し、RY1はRx1と同義である。
本発明の一般式(III)で表される化合物の好ましい組み合わせについて説明する。
式中、Ar1は2価の炭素数6〜20の単環または二環のアリール基、または窒素原子、酸素原子または硫黄原子を含む炭素数1〜20の2価の5ないし6員の芳香族ヘテロ環基を表す。X1 は硫黄原子またはCRx2Rx3を表し、R x2、Rx3としては好ましくは、それぞれ水素原子または置換基Bを表し、Rx2とRx3は同時に水素原子ではない。Rx2とRx3は連結して環を形成してもよく、一般式(A)で表されるものである。R1、R 2 は一般式(I)の組み合わせと同義である。R 4 、R 5 、R 6 は、同一または異なっていてもよく、それぞれ水素原子または置換基Aを表し、置換基Aとしては好ましくは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数0〜20の無置換および置換アミノ基である。R 5 とR 6 は連結して環を形成しても良く、連結し形成した環は好ましくは芳香族炭素環、芳香族ヘテロ環を表す。Yは酸素原子、硫黄原子、N−R Y1 を表し、R Y1 は水素原子または置換基Aを表し、好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロ環基である。
一般式(III)のさらに好ましい組み合わせは一般式(IV)で表される。式中、Ar1は上述の一般式(III)と同義であり、Ar2、Ar3は炭素数6〜20のフェニル基、ナフチル基、または窒素原子、酸素原子または硫黄原子を含む炭素数1〜20の5ないし6員の芳香族ヘテロ環基であり、更に好ましくは窒素原子、硫黄原子を1ないし2原子含む5ないし6員の芳香族ヘテロ環基である。ヘテロ環の具体例としては、例えばピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルフォリン、チオフェン、フラン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、トリアゾール、トリアジン、インドール、インダゾール、プリン、チアゾリン、チアゾール、チアジアゾール、オキサゾリン、オキサゾール、オキサジアゾール、キノリン、イソキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、アクリジン フェナントロリン、フェナジン、テトラゾール、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラザインデンなどが挙げられる。X1 は硫黄原子またはCRx2Rx3を表し、R x2、Rx3としては、それぞれ水素原子または置換基Bを表し、Rx2とRx3は同時に水素原子ではない。Rx2とRx3は連結して環を形成してもよく、一般式(A)で表されるものである。
R x2、Rx3はより好ましくは水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の単環または二環のアリール基、または窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含む炭素数1〜20の5ないし6員の芳香族ヘテロ環基を表し、Rx2、Rx3で表されるアルキル基は好ましくはパーフルオロアルキル基を表し、フッ素を置換基として持つ直鎖、分岐または環状のアルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜20、更に好ましくは1〜12であり、例えばトリフルオロメチル基、ペンタフルオロメチル基など)である。また、Rx2、Rx3で表されるオキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、アシル基は脂肪族炭化水素基、アリール基またはヘテロ環基で置換されたオキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、アシル基であり、 この場合の脂肪族炭化水素基は、直鎖、分岐または環状のアルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜20、更に好ましくは1〜12であり、例えばメチル、エチル、iso−プロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、トリフルオロメチル基などが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは2〜20、更に好ましくは2〜12であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは2〜20、更に好ましくは2〜12であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)であり、好ましくはアルキル基、アルケニル基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、トリフルオロメチル基、アリル基などである。アリール基としては、好ましくは炭素数6〜30の単環または二環のアリール基(例えばフェニル、ナフチルなどが挙げられる。)であり、より好ましくは炭素数6〜20のフェニル基、更に好ましくは6〜12のフェニル基である。ヘテロ環基は、N、OまたはS原子の少なくとも一つを含む炭素数1〜20の3ないし10員の飽和もしくは不飽和のヘテロ環であり、これらは単環であってもよいし、更に他の環と縮合環を形成してもよいRx2とRx3は同時に水素原子ではない。Rx2とRx3は連結して環を形成してもよく、一般式(B)から(G)で表されるものである。
Yとして好ましくは酸素原子、硫黄原子、N−RY1を表し、RY1は炭素数1から20のアルキル基を表す。R4、R5、R6は一般式( III )の組み合わせと同義である。
一般式(IV)のさらに好ましい組み合わせは一般式(V)および一般式(VI)で表される。一般式(V)においてAr1、Ar2、Ar3は上述の一般式(IV)と同義であり、R4、R15、R16はそれぞれ水素原子または置換基Aを表し、置換基Aとしては炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数0〜20の無置換または置換アミノ基である。R15とR16は連結しない。R15、R16として特に好ましくは上記の、アルキル基またはアリール基である。X2は酸素原子、硫黄原子、N−RX4、CRX5RX6を表し、RX4、RX5、RX6は水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の単環または二環のアリール基、または窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含む炭素数1〜20の5ないし6員の芳香族ヘテロ環基を表し、RX5、RX6で表されるアルキル基は好ましくはパーフルオロアルキル基を表し、フッ素を置換基として持つ直鎖、分岐または環状のアルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜20、更に好ましくは1〜12であり、例えばトリフルオロメチル基、ペンタフルオロメチル基など)である。RX5、RX6で表されるオキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、アシル基は脂肪族炭化水素基、アリール基またはヘテロ環基で置換されたオキシカルボニル基、カルバモイル基、スルホニル基、スルファモイル基、アシル基である。 この場合の脂肪族炭化水素基は、直鎖、分岐または環状のアルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜20、更に好ましくは1〜12であり、例えばメチル、エチル、iso−プロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、トリフルオロメチル基などが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは2〜20、更に好ましくは2〜12であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは2〜20、更に好ましくは2〜12であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)であり、好ましくはアルキル基、アルケニル基であり、より好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、トリフルオロメチル基、アリル基などである。アリール基としては、好ましくは炭素数6〜30の単環または二環のアリール基(例えばフェニル、ナフチルなどが挙げられる。)であり、より好ましくは炭素数6〜20のフェニル基、更に好ましくは6〜12のフェニル基である。ヘテロ環基は、N、OまたはS原子の少なくとも一つを含む3ないし10員の飽和もしくは不飽和のヘテロ環であり、これらは単環であってもよいし、更に他の環と縮合環を形成してもよいRX5とRX6は同時に水素原子ではない。RX5とRX6は連結して環を形成してもよく、一般式(B)から(G)で表されるものである。Yとして特に好ましくは酸素原子、硫黄原子を表す。
一般式(VI)においてAr1、Ar2、Ar3、R4、X2、Yは上述の一般式(IV)と同義であり、R7、R8、R9、R10はそれぞれ水素原子または置換基Aを表し、置換基Aとしては炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数2〜20のアシル基、炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数0〜20の無置換または置換アミノ基である。特に好ましくは水素原子である。ただし、X2 とYが共に酸素原子であり、かつAr1 がフェニル基のとき、Ar2、Ar3のいずれか一方は置換フェニル基(置換基の例としては、アルキル基、アルコキシ基、置換または無置換のアミノ基が挙げられる)、ナフチル基またはヘテロ環基を表す。
【0072】
以下に一般式( III )〜( VI )で表される化合物の具体例を挙げるが本発明はこれらに限定されるものではない。以下の具体例のうち、一般式(V)で表される化合物は、D−33〜D−37である。
【0073】
【化28】
【0074】
【化29】
【0075】
【化30】
【0077】
【化32】
【0078】
【化33】
【0079】
【化34】
【0080】
次に本発明の一般式(I)で表される化合物の合成例の一部を以下に示す。
一般式(I)で表される化合物は種々の合成法により合成することができるが、例えば式(A)や式(B)の方法などが適用できる。R1 、R2 、Rx2、Rx3は一般式(I)と同義である。
【0081】
【化35】
【0082】
合成例−1
例示化合物(D−1)の合成
【0083】
【化36】
【0084】
化合物A4.0gと化合物B5.4gをトルエン100mlに溶解し、さらに1mlのピペリジンを添加し2時間加熱還流した。反応液を濃縮し得られたタールをシリカゲルクロマトグラフィーにて精製した。得られた結晶をエタノールで2回再結晶し、目的の例示化合物(D−1)4.5gを得た。(mp142〜144℃)。
合成例−2
例示化合物(D−5)の合成
次に例示化合物(D−1)0.78gとマロノニトリル0.20gを無水酢酸5mlに溶解し、9時間加熱攪拌した。反応終了後、放冷し、析出した固体をシリカゲルクロマトグラフィーにて精製した。得られた結晶をクロロホルムーエタノールで2回再結晶し、目的の例示化合物(D−5)290mgを得た。(mp224〜227℃)。
合成例−3
例示化合物(D−11)の合成
例示化合物(D−1)0.78gと1,3−インダンジオン0.44gを無水酢酸5mlに溶解し、9時間加熱攪拌した。反応終了後、放冷し、析出した固体をシリカゲルクロマトグラフィーにて精製した。得られた結晶をクロロホルムーエタノールで2回再結晶し、目的の例示化合物(D−11)220mgを得た。(mp189〜193℃)。
【0085】
次に、本発明のトリアリールアミン型化合物を含有するEL素子に関して説
明する。本発明のトリアリールアミン型化合物を含有するEL素子の有機層の形成方法は、特に限定されるものではないが、抵抗加熱蒸着、電子ビーム、スパッタリング、分子積層法、コーティング法、インクジェット法などの方法が用いられ、特性面、製造面で抵抗加熱蒸着、コーティング法が好ましい。
【0086】
本発明の発光素子は陽極、陰極の一対の電極間に発光層もしくは発光層を含む複数の有機化合物薄膜を形成した素子であり、発光層のほか正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、保護層などを有してもよく、またこれらの各層はそれぞれ他の機能を備えたものであってもよい。各層の形成にはそれぞれ種々の材料を用いることができる。
【0087】
陽極は正孔注入層、正孔輸送層、発光層などに正孔を供給するものであり、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、またはこれらの混合物などを用いることができ、好ましくは仕事関数が4eV以上の材料である。具体例としては酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、およびこれらとITOとの積層物などが挙げられ、好ましくは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からITOが好ましい。陽極の膜厚は材料により適宜選択可能であるが、通常10nm〜5μmの範囲のものが好ましく、より好ましくは50nm〜1μmであり、更に好ましくは100nm〜500nmである。
【0088】
陽極は通常、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、透明樹脂基板などの上に層形成したものが用いられる。ガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分であれば特に制限はないが、ガラスを用いる場合には、通常0.2mm以上、好ましくは0.7mm以上のものを用いる。陽極の作製には材料によって種々の方法が用いられるが、例えばITOの場合、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法(ゾル−ゲル法など)、酸化インジウムスズの分散物の塗布などの方法で膜形成される。陽極は洗浄その他の処理により、素子の駆動電圧を下げたり、発光効率を高めることも可能である。例えばITOの場合、UV−オゾン処理、プラズマ処理などが効果的である。
【0089】
陰極は電子注入層、電子輸送層、発光層などに電子を供給するものであり、電子注入層、電子輸送層、発光層などの負極と隣接する層との密着性やイオン化ポテンシャル、安定性等を考慮して選ばれる。陰極の材料としては金属、合金、金属ハロゲン化物、金属酸化物、電気伝導性化合物、またはこれらの混合物を用いることができ、具体例としてはアルカリ金属(例えばLi、Na、K等)及びそのフッ化物、アルカリ土類金属(例えばMg、Ca等)及びそのフッ化物、金、銀、鉛、アルニウム、ナトリウム−カリウム合金またはそれらの混合金属、リチウム−アルミニウム合金またはそれらの混合金属、マグネシウム−銀合金またはそれらの混合金属、インジウム、イッテリビウム等の希土類金属等が挙げられ、好ましくは仕事関数が4eV以下の材料であり、より好ましくはアルミニウム、リチウム−アルミニウム合金またはそれらの混合金属、マグネシウム−銀合金またはそれらの混合金属等である。陰極は、上記化合物及び混合物の単層構造だけでなく、上記化合物及び混合物を含む積層構造を取ることもできる。陰極の膜厚は材料により適宜選択可能であるが、通常10nm〜5μmの範囲のものが好ましく、より好ましくは50nm〜1μmであり、更に好ましくは100nm〜1μmである。陰極の作製には電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、コーティング法などの方法が用いられ、金属を単体で蒸着することも、二成分以上を同時に蒸着することもできる。さらに、複数の金属を同時に蒸着して合金電極を形成することも可能であり、またあらかじめ調整した合金を蒸着させてもよい。陽極及び陰極のシート抵抗は低い方が好ましく、数百Ω/□以下が好ましい。
【0090】
発光層の材料は、電界印加時に陽極または正孔注入層、正孔輸送層から正孔を注入することができると共に陰極または電子注入層、電子輸送層から電子を注入することができる機能や、注入された電荷を移動させる機能、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層を形成することができるものであれば何でもよい。好ましくは発光層に本発明のアミン化合物を含有するものであるが、他の発光材料を用いることもできる。例えばベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、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、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、スチリルアミン誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、8−キノリノール誘導体の金属錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物等が挙げられる。発光層の膜厚は特に限定されるものではないが、通常1nm〜5μmの範囲のものが好ましく、より好ましくは5nm〜1μmであり、更に好ましくは10nm〜500nmである。
発光層の形成方法は、特に限定されるものではないが、抵抗加熱蒸着、電子ビーム、スパッタリング、分子積層法、コーティング法(スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など)、LB法、インクジェット法などの方法が用いられ、好ましくは抵抗加熱蒸着、コーティング法である。
【0091】
正孔注入層、正孔輸送層の材料は、陽極から正孔を注入する機能、正孔を輸送する機能、陰極から注入された電子を障壁する機能のいずれか有しているものであればよい。その具体例としては、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー等が挙げられる。正孔注入層、正孔輸送層の膜厚は特に限定されるものではないが、通常1nm〜5μmの範囲のものが好ましく、より好ましくは5nm〜1μmであり、更に好ましくは10nm〜500nmである。正孔注入層、正孔輸送層は上述した材料の1種または2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成または異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
正孔注入層、正孔輸送層の形成方法としては、真空蒸着法やLB法やインクジェット法、前記正孔注入輸送剤を溶媒に溶解または分散させてコーティングする方法(スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など)が用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解または分散することができ、樹脂成分としては例えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、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シド、ポリブタジエン、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、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、ABS樹脂、ポリウレタン、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、シリコン樹脂などが挙げられる。
【0092】
電子注入層、電子輸送層の材料は、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入された正孔を障壁する機能のいずれか有しているものであればよい。その具体例としては、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、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルビジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、8−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体等が挙げられる。電子注入層、電子輸送層の膜厚は特に限定されるものではないが、通常1nm〜5μmの範囲のものが好ましく、より好ましくは5nm〜1μmであり、更に好ましくは10nm〜500nmである。電子注入層、電子輸送層は上述した材料の1種または2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成または異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
電子注入層、電子輸送層の形成方法としては、真空蒸着法やLB法やインクジェット法、前記電子注入輸送剤を溶媒に溶解または分散させてコーティングする方法(スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など)などが用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解または分散することができ、樹脂成分としては例えば、正孔注入輸送層の場合に例示したものが適用できる。
【0093】
保護層の材料としては水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。その具体例としては、In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti、Ni等の金属、MgO、SiO、SiO2 、Al2 O3 、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe2 O3 、Y2 O3 、TiO2 等の金属酸化物、MgF2 、LiF、AlF3 、CaF2 等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも1種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率1%以上の吸水性物質、吸水率0.1%以下の防湿性物質等が挙げられる。
保護層の形成方法についても特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、MBE(分子線エピタキシ)法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法(高周波励起イオンプレーティング法)、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、ガスソースCVD法、コーティング法、インクジェット法を適用できる。
【0094】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
実施例1
25mm×25mm×0.7mmのガラス基板上にITOを150nmの厚さで製膜したもの(東京三容真空(株)製)を透明支持基板とした。この透明支持基板をエッチング、洗浄後、TPD(N,N' −ビス(3−メチルフェニル)−N,N' −ジフェニルベンジジン)約40nm、表1記載の化合物約40nmおよびAlq(トリス(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム)約20nmを順に10-5〜10-6Torrの真空中で、基板温度室温の条件下蒸着した。有機薄膜上にパターニングしたマスク(発光面積が5mm×5mmとなるマスク)を設置し、蒸着装置内でマグネシウム:銀=10:1を250nm共蒸着した後、銀300nmを蒸着し、素子を作成した。
東陽テクニカ製ソースメジャーユニット2400型を用いて、直流定電圧をEL素子に印加し発光させ、その輝度をトプコン社の輝度計BM−8、発光波長を浜松ホトニクス社製スペクトルアナライザーPMA−11を用いて測定した。その結果を表1に示す。
【0095】
【表1】
【0096】
○:目視でダークスポットが確認できない
△:ダークスポットが少ない
×:ダークスポットが多い
【0097】
【化37】
【0098】
表1の結果から明らかな様に、比較化合物A、Bのようにアミノ基を持たない場合は輝度が低く、また、ダークスポットの発生も多く耐久性が悪いのに対し、本発明の化合物は単独で発光層として用いると高輝度発光が可能で、耐久性に優れた発光材料となりうることを示した。また、一般式(VI)においてX2がCRX5RX6で表されるD−5やD−11は赤色として色純度に優れている。
【0099】
実施例2
実施例1と同様にITO基板をエッチング、洗浄後、TPD約40nm蒸着した後、表2記載の化合物およびAlq(トリス(8−ヒドロキシキノリナト)アルミニウム)をそれぞれ蒸着速度0.04Å/秒、4Å/秒で膜厚約40nmとなるように共蒸着した。さらにAlqを単独で20nm蒸着し、次いで実施例1と同様に陰極を蒸着し、評価を行った。結果を表2に示す。
【0100】
【表2】
【0101】
表2の結果から明らかな様に、本発明の化合物をドープ色素として用いると高輝度発光が可能で、耐久性に優れた発光材料となりうることを示した。
実施例3
実施例1と同様にITO基板をエッチング、洗浄後、ポリ(N−ビニルカルバゾール)40mg、PBD(2−(4−ビフェニルイル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール)12mg、表1記載の化合物0.5mgを1,2−ジクロロエタン3mlに溶解し、洗浄したITO基板上にスピンコートした。生成した有機薄膜の膜厚は、約100nmであった。次いで実施例1と同様に陰極を蒸着し、評価を行った。結果を表3に示す。
【0102】
【表3】
【0103】
表3の結果から明らかな様に、本発明の化合物を用いた素子では、比較化合物に比べ、通常発光輝度が低い塗布方式においても低電圧駆動、高輝度発光が可能である。
【0104】
実施例4
実施例1と同様にITO基板をエッチング、洗浄後、例示化合物D−11を約60nm蒸着した後、Alqを約40nm蒸着した。次いで実施例1と同様に陰極を蒸着した。作成した素子を評価した結果、15Vで輝度450cd/m2を示した。λmax=653nm、CIE色度(x、y)=(0.64、0.33)の色純度の高い赤色発光が観測され、本発明の化合物が正孔注入輸送剤兼発光剤として有効であることがわかった。
【0107】
【発明の効果】
本発明のトリアリールアミン化合物を含有する有機EL素子は、高輝度発光可能であり、特に従来高輝度発光が困難とされていた非ドープ型素子(発光層を単独色素で形成した素子)で高輝度発光可能し、耐久性に優れる素子を与えるという特徴を有する。これによってドープ型素子に比べ素子間の性能のばらつきが小さく製造コスト面等で有利な素子作製が可能となる。また。通常発光輝度の低い塗布方式でも良好な発光特性が得られる。
Claims (5)
- 下記一般式(III)で表わされる化合物であることを特徴とする発光素子材料。
一般式(III)
- 一般式(III)の化合物が下記一般式(IV)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の発光素子材料。
一般式(IV)
- 下記一般式(V)で表されるアミン化合物。
一般式(V)
- 電極間に少なくとも一層の有機薄層を含有する発光素子において、請求項1〜3に記載の一般式(III)〜(V)で表される化合物の少なくとも一つを該有機薄膜層に含有することを特徴とする発光素子。
- 電極間に少なくとも一層の有機薄層を含有する発光素子において、請求項1〜3に記載の一般式(III)〜(V)で表される化合物の少なくとも1種をポリマー中に分散した層を少なくとも一つ有することを特徴とする発光素子。
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