JP6349902B2 - アントラセン誘導体および有機el素子 - Google Patents

アントラセン誘導体および有機el素子 Download PDF

Info

Publication number
JP6349902B2
JP6349902B2 JP2014084379A JP2014084379A JP6349902B2 JP 6349902 B2 JP6349902 B2 JP 6349902B2 JP 2014084379 A JP2014084379 A JP 2014084379A JP 2014084379 A JP2014084379 A JP 2014084379A JP 6349902 B2 JP6349902 B2 JP 6349902B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
derivatives
formula
organic
bis
anthracene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014084379A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015203027A (ja
Inventor
正敏 川島
正敏 川島
真太朗 野村
真太朗 野村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JNC Corp
Original Assignee
JNC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JNC Corp filed Critical JNC Corp
Priority to JP2014084379A priority Critical patent/JP6349902B2/ja
Publication of JP2015203027A publication Critical patent/JP2015203027A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6349902B2 publication Critical patent/JP6349902B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Pyridine Compounds (AREA)

Description

本発明は、携帯機器、カーオーディオの薄型画面として使用され始め、薄型テレビ用途や次世代照明としても期待される有機EL素子に関する。
この有機エレクトロルミネセンス素子として、陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極から構成されるものが知られている。正孔輸送層とは陽極より注入された正孔を発光層に輸送する機能を有し、一方の電子輸送層は陰極より注入された電子を発光層に輸送する。これらの層を発光層と両極の間に挿入することにより、発光効率、耐久性が向上することが知られており、各層に適した有機化合物の研究がさかんに行われている。
例えば、発光素子の駆動電圧を低下させ、素子寿命を長くする安定な電子輸送層を形成するものとして分子内にピリジン環を有するアントラセン誘導体が報告されている(特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4)。
また、分子の自己組織化を利用し、種々の効果を期待した開発が報告されている。有機EL素子のウェットプロセスに自己組織化を利用したケースとして、水素結合により円盤状に自己組織化した材料により発光偏光させたり(特許文献5)、シラノール基又はチオール基を利用して脂肪族基を電極表面に共有結合させることにより自己組織化させて密着性を高め、ダークスポットの減少を図ったり(特許文献6)、インクジェット法における有機極薄膜パターンの表面の撥液性を改善するためにシラン化合物を利用して電極上で自己組織化させたり(特許文献7、特許文献8)、素子の各層を順に積層するように収容させる微細空孔構造を自己組織化により作製する(特許文献9)などの例があるが、これらの技術はいずれも駆動電圧の低下や長寿命化を図るものではない。
有機EL素子以外でウェットプロセスの自己組織化を利用した例としては、芳香環の平面性を利用したπ−πスタッキングと親水性置換基・疎水性置換基の両親媒性の特性を活かしナノサイズの構造体を形成する光電導性材料の開発がある(特許文献10)が、有機EL素子の低電圧化と長寿命化に関わるものではない。
更に、ドライプロセスで作製する有機EL素子の有機膜の安定化を図るために素子作製中の基板あるいは作製後の素子を加熱する方法が開発されているが、駆動電圧の低下の効果はないか、あっても小さい(特許文献11、特許文献12、特許文献13、特許文献14)。
またアントラセンオリゴマーにアルキル置換基を導入することによって有機トランジスタ材料のホール移動度を高めた例(特許文献15)はあるが、平面連続性の高いオリゴアントラセン骨格にアルキル基を直接置換させることによってπ−πスタッキングを阻害しない構造になっており、分子のHOMOおよびLUMOの準位を調節するために芳香環の平面連続性を少なくする有機EL素子とは異なる技術であるし、このような素子の駆動電圧の低下や長寿命化に関わるものではない。
同様にして芳香環に直接アルキル基を導入した有機トランジスタ材料の例として、アルキルヘキサベンゾコロネンが報告されており、適当な位置に配置したアルキル基は、電荷移動度を向上させるとの報告がなされている(特許文献16)。一方で、クリセンに直接アルキル基を導入しても、芳香環の置換基を導入した場合に比べてキャリア移動度を上げることは達成できていない(特許文献17)。有機トランジスタに用いられる材料の芳香環平面の望ましい配向方向は基板に対し垂直であるため、アルキル基によるそのような自己組織化の効果は、基板に垂直方向に電荷を移動させる有機EL材料にとっては望ましくない。したがって、有機トランジスタにおける自己組織化の技術が、芳香環同士が近接しにくい有機EL材料のような場合においても同様に、電荷移動に効果的に機能することは到底予測できない。
国際公開2007/086552公報 特開2009−173642公報 特開2003−146951公報 特開2005−170911号公報 特開2003−277741公報 特開2006−210125公報 特開2007−134348公報 特開2003−092181公報 特開2007−109524号公報 特開2011−102271号公報 特開平5−182764号公報 特開平10−284248号公報 特開平11−40352号公報 特開2000−311784号公報 特開2004−107257号公報 特開2006−100592公報 特開2010−118415号公報
上述のように有機EL素子における従来の発光材料、正孔輸送材料や電子輸送材料は、長い耐久性と低い駆動電圧を兼ね備えるものは少なかった。長時間の通電による素子からの発熱により結晶化し、素子寿命が短くなったり、電子輸送材料として用いた際には、その材料自身の発光が混在して色純度が低下したり、また、結晶化を抑制するためにアモルファス性を高めた材料は、駆動電圧に問題があった。本発明は、素子寿命を長くし、駆動中の電圧上昇を抑えたり駆動電圧を低下させることが可能な有機EL材料を提供することを課題としている。
本発明者らは、ピリジン環を有するアントラセンに実質的に直鎖または直鎖の脂肪族置換基を導入した誘導体が自己組織化可能であることを見出し、さらに該誘導体を電子輸送材料として用いることで上記課題を解決できることを見出し、以下の発明を完成させた。
[1]
下記一般式(1)で表されるアントラセン誘導体。
(一般式(1)中、
1a、1b、2a、2b、3a、3b、4aおよび4bは、それぞれ独立して、0または1であり、少なくとも1つは1であり、
Ar11、Ar12、Ar21、Ar22、Ar31、Ar32、Ar41およびAr42は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の、フェニレン、ナフタレンジイル、アントラセンジイル、またはピリジンジイルであり、少なくとも1つはピリジンジイルであり、
1c、2c、3cおよび4cは、それぞれ独立して、1〜5の整数であり、
〜Rは、それぞれ独立して、水素、置換もしくは無置換の脂肪族基、または、置換もしくは無置換の炭素数8〜26の実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基であり、少なくとも1つは置換もしくは無置換の炭素数8〜26の実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基であり、該実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基の任意の炭素は−O−、−SiR−(Rは炭素数1〜4のアルキル)またはシクロヘキサンジイルに置き換わってもよいが、−O−、−SiR−、シクロヘキサンジイル、またはこれらの結合体が連続して置き換わることはなく、そして、
nおよびmは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。)
[2]
1cが1であり、Rが水素であり、
2cが1または2であり、nが1または2であり、
3cが1であり、Rが水素であり、
4aおよび4bが0であり、4cが1であり、mが1であり、Rが水素であり、
Ar11、Ar12、Ar21、Ar22、Ar31およびAr32が置換されている場合の置換基がアルキルであり、そして、
が置換されている場合の置換基がアルキル、シクロアルキル、アリール、またはハロゲンである、
上記[1]に記載のアントラセン誘導体(下記式(2−a)を参照)。
[3]
1aおよび1bが1であり、Ar11とAr31が同一であり、Ar12とAr32が同一であり、そして、
2cが1であり、nが1である、
上記[2]に記載のアントラセン誘導体(下記式(2−b)を参照)。
[4]
2bが0であり、
Ar11、Ar12、Ar21、Ar31およびAr32が置換されている場合の置換基が炭素数1〜4のアルキルであり、そして、
が、置換もしくは無置換の炭素数8〜26の実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基であり、置換されている場合の置換基が炭素数1〜4のアルキル、シクロヘキシル、フェニル、ナフチル、アントラセニル、またはフッ素である、
上記[3]に記載のアントラセン誘導体(下記式(2−c)を参照)。
[5]
Ar11およびAr31がフェニレンであり、Ar12およびAr32がピリジンジイルであり、
Ar21が無置換の、フェニレン、ナフタレンジイル、アントラセンジイル、またはピリジンジイルであり、そして、
が、無置換の炭素数8〜20の直鎖アルキルである、
上記[4]に記載のアントラセン誘導体(下記式(2−d1)を参照)。
[6]
Ar11、Ar12、Ar31およびAr32がピリジンジイルであり、
Ar21が無置換の、フェニレン、ナフタレンジイル、アントラセンジイル、またはピリジンジイルであり、そして、
が、無置換の炭素数8〜20の直鎖アルキルである、
上記[4]に記載のアントラセン誘導体(下記式(2−d2)を参照)。
[7]
2aが1であり、Ar21がフェニレンである、上記[5]または[6]に記載のアントラセン誘導体(下記式(2−e1)または式(2−e2)を参照)。
[8]
2aが0である、上記[5]または[6]に記載のアントラセン誘導体(下記式(2−f1)または式(2−f2)を参照)。
[9]
が炭素数10〜14の直鎖アルキルである、上記[7]または[8]に記載のアントラセン誘導体。
[10]
1cが1または2であり、
2bが0であり、2cが1であり、nが1であり、Rが水素であり、
3cが1であり、Rが水素であり、
4aおよび4bが0であり、4cが1であり、mが1であり、Rが水素であり、
Ar11、Ar12、Ar21、Ar31およびAr32が置換されている場合の置換基がアルキルであり、そして、
が置換されている場合の置換基がアルキル、シクロアルキル、アリール、またはハロゲンである、
上記[1]に記載のアントラセン誘導体(下記式(3−a)を参照)。
[11]
1aが1であり、1cが1であり、
2aが0であり、
3aおよび3bが1であり、
Ar11、Ar12、Ar31およびAr32が置換されている場合の置換基が炭素数1〜4のアルキルであり、そして、
が、置換もしくは無置換の炭素数8〜26の実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基であり、置換されている場合の置換基が炭素数1〜4のアルキル、シクロヘキシル、フェニル、ナフチル、アントラセニル、またはフッ素である、
上記[10]に記載のアントラセン誘導体(下記式(3−b)を参照)。
[12]
Ar11、Ar12、Ar31およびAr32は、それぞれ独立して、無置換の、フェニレン、ナフタレンジイル、アントラセンジイル、またはピリジンジイルであり、少なくとも1つはピリジンジイルである、上記[11]に記載のアントラセン誘導体。
[13]
Ar11、Ar12およびAr31がフェニレンであり、Ar32がピリジンジイルであり、そして、
が、無置換の炭素数8〜20の直鎖アルキルである、
上記[12]に記載のアントラセン誘導体(下記式(3−c)を参照)。
[14]
が炭素数10〜14の直鎖アルキルである、上記[13]に記載のアントラセン誘導体。
[15]
下記式(1−1)、式(1−7)、式(1−37)、式(1−43)、式(1−61)、式(1−534)、式(1−535)、式(1−690)、または式(1−691)で表される、上記[1]に記載のアントラセン誘導体。
[16]
上記[1]〜[15]のいずれかに記載のアントラセン誘導体の自己組織化材料。
[17]
上記[16]に記載の自己組織化材料を含有する電子輸送材料。
[18]
陽極および陰極からなる一対の電極と、上記[1]〜[15]のいずれかに記載のアントラセン誘導体を含有する有機層とを有する、有機電界発光素子。
[19]
(1)前記アントラセン誘導体を含有する有機層を0.01〜20.0nm/秒で蒸着形成すること、および/または、(2)有機電界発光素子を作製中または作製後に、室温以上、かつ、素子を構成する材料の内の最も低いガラス転移温度Tg以下の温度範囲で熱処理を施すことにより自己組織化したアントラセン誘導体を含有する、上記[18]に記載の有機電界発光素子。
[20]
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る発光層と、前記陰極と該発光層との間に配置され、上記[17]に記載の電子輸送材料を含有する電子輸送層および/または電子注入層とを有する、有機電界発光素子。
[21]
前記電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、さらに、キノリノール系金属錯体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、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、上記[20]に記載する有機電界発光素子。
[22]
前記電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、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、上記[20]または[21]に記載する有機電界発光素子。
[23]
上記[18]〜[22]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。
[24]
上記[18]〜[22]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。
本発明に係るアントラセン誘導体は蒸着や加熱により自己組織化させることができる。また、このような自己組織化したアントラセン誘導体で有機EL素子の各層を形成することにより、素子の寿命を長くし、駆動中の電圧上昇を抑えたり駆動電圧を低下させることが可能となる。
本発明者らは、本発明に係るアントラセン誘導体が、蒸着時の分子と基板もしくは成膜された基板上の分子との衝突、または素子作製中もしくは素子作製後の加熱により、自己組織化したり、その組織化の度合いが高められたりするものと考えている。自己組織化とは、ランダムな状態にある分子が上述するような蒸着または加熱により、熱力学的に安定な秩序構造を形成することと定義される。このような秩序化には脂肪族基同士の分子間力が影響しているものと考えており、この結果、アントラセン誘導体の結晶化を抑制しながら分子に配向性を持たせることができているものと考えている。分子を秩序化させるために必要なエネルギーは、蒸着時の運動エネルギーを持った分子と基板もしくは基板上に成膜された分子との衝突エネルギー、基板からの熱エネルギー、または、成膜後に外部から与えられた熱エネルギーを利用することができる。
特に脂肪族基同士の相互作用により自己組織化することによって、アントラセン誘導体中の芳香環の平面連続性が増加することなく芳香環同士が近接すると考えており、この結果、電荷移動に関与する軌道が配向して、電荷移動に必要なエネルギーを低減させることで、有機EL素子の駆動電圧を低下させることが可能になると考えている。また、熱エネルギーによって安定な構造へ秩序化した有機層は、長時間通電により発熱した素子の熱エネルギー程度ではモルフォロジーが影響を受けないため、有機EL素子の長寿命化を可能にするものと考えている。
本実施形態に係る有機電界発光素子を示す概略断面図である。
1.一般式(1)で表されるアントラセン誘導体
本願発明は、下記一般式(1)で表されるアントラセン誘導体である。
(一般式(1)中、
1a、1b、2a、2b、3a、3b、4aおよび4b(以下1a〜4bと略す)は、それぞれ独立して、0または1であり、少なくとも1つは1であり、
Ar11、Ar12、Ar21、Ar22、Ar31、Ar32、Ar41およびAr42(以下Ar11〜Ar42と略す)は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の、フェニレン、ナフタレンジイル、アントラセンジイル、またはピリジンジイルであり、少なくとも1つはピリジンジイルであり、
1c、2c、3cおよび4c(以下1c〜4cと略す)は、それぞれ独立して、1〜5の整数であり、
〜Rは、それぞれ独立して、水素、置換もしくは無置換の脂肪族基、または、置換もしくは無置換の炭素数8〜26の実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基であり、少なくとも1つは置換もしくは無置換の炭素数8〜26の実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基であり、該実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基の任意の炭素は−O−、−SiR−(Rは炭素数1〜4のアルキル)またはシクロヘキサンジイルに置き換わってもよいが、−O−、−SiR−、シクロヘキサンジイル、またはこれらの結合体が連続して置き換わることはなく、そして、
nおよびmは、それぞれ独立して、1〜4の整数である。)
なお、アントラセンに置換する以下の4種類の置換基を以下の略号を用いて説明する。
「(R1c−(Ar121b−(Ar111a−」=「SUB1−」
「(R2c−(Ar222b−(Ar212a−」=「SUB2−」
「(R3c−(Ar323b−(Ar313a−」=「SUB3−」
「(R4c−(Ar424b−(Ar414a−」=「SUB4−」
<Ar11〜Ar42について>
フェニレンは、1,2−、1,3−または1,4−フェニレンであり、1,4−フェニレンが好ましい。
ナフタレンジイルは、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−、1,7−、1,8−、2,3−、2,6−または2,7−ナフタレンジイルであり、1,3−、1,4−、1,5−、2,6−または2,7−ナフタレンジイルが好ましく、1,4−、2,6−または2,7−ナフタレンジイルが特に好ましい。
アントラセンジイルは、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−、1,7−、1,8−、1,9−、1,10−、2,3−、2,6−、2,7−、2,9−、2,10−または9,10−アントラセンジイルであり、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−、1,7−、1,8−、1,9−、1,10−、2,3−、2,6−、2,7−、2,9−、2,10−または9,10−アントラセンジイルであり、2,6−または9,10−アントラセンジイルが好ましい。
ピリジンジイルは、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−または3,5−ピリジンジイルであり、2,4−、2,5−、2,6−または3,5−ピリジンジイルが好ましい。
<Ar11〜Ar42への置換基について>
Ar11〜Ar42は置換されていてもよく、置換基としては、アルキルがあげられ、直鎖及び分枝鎖のいずれでもよく、例えば、炭素数1〜24の直鎖アルキル又は炭素数3〜24の分枝鎖アルキルがあげられる。好ましいアルキルは、炭素数1〜18のアルキル(炭素数3〜18の分枝鎖アルキル)である。より好ましいアルキルは、炭素数1〜12のアルキル(炭素数3〜12の分枝鎖アルキル)である。さらに好ましいアルキルは、炭素数1〜6のアルキル(炭素数3〜6の分枝鎖アルキル)である。特に好ましいアルキルは、炭素数1〜4のアルキル(炭素数3〜4の分枝鎖アルキル)である。
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。
<R〜Rについて>
脂肪族基は、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基であり、直鎖及び分枝鎖のいずれでもよい。例えば、炭素数1〜26の直鎖アルキルまたは炭素数3〜26の分枝鎖アルキルがあげられ、炭素数1〜18のアルキル(炭素数3〜18の分枝鎖アルキル)が好ましく、炭素数1〜12のアルキル(炭素数3〜12の分枝鎖アルキル)がより好ましく、炭素数1〜6のアルキル(炭素数3〜6の分枝鎖アルキル)がさらに好ましく、炭素数1〜4のアルキル(炭素数3〜4の分枝鎖アルキル)が特に好ましい。また、これら例示したアルキルと同じ炭素数のアルケニル基またはアルキニル基があげられる。さらに、脂肪族基は、炭素炭素二重結合または炭素炭素三重結合を1〜3個含んでいてもよく、1または2個含んでいてもよく、1個含んでいてもよい。
炭素数8〜26の実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基は、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基であり、炭素数8〜26の実質的に直鎖または直鎖のアルキルがあげられ、炭素数8〜20の実質的に直鎖または直鎖のアルキルが好ましく、炭素数8〜14の実質的に直鎖または直鎖のアルキルがより好ましく、炭素数10〜14の実質的に直鎖または直鎖のアルキルがより好ましい。また、これら例示したアルキルと同じ炭素数のアルケニル基またはアルキニル基があげられる。
「実質的に直鎖の脂肪族基」とは、主鎖に例えば炭素数1〜3のアルキル基のような短い側鎖(分枝鎖)が結合した脂肪族基において、側鎖の炭素数の合計が全炭素数の50%以下(主鎖の炭素数は50%以上)、好ましくは30%以下(主鎖は70%以上)、より好ましくは20%以下(主鎖は80%以上)のものをいう。また、主鎖に例えば炭素数6〜10の直鎖アルキル基のような長い側鎖が結合した場合も、上記規定に従う。
まず、短い側鎖結合した場合についてより具体的に説明すれば、「実質的に直鎖」とは、例えば炭素数20〜26の脂肪族基の場合、主鎖に対して炭素数1〜3のアルキル基の側鎖(分枝鎖)が1〜4個結合していてもよいことを意味する。ただし、t−ブチル基(炭素数4)は例外的に炭素数2のアルキル鎖として「炭素数1〜3のアルキル基」に含めて計算する(以下同様)。炭素数17〜19の脂肪族基の場合は、主鎖に対して炭素数1〜3のアルキル基の側鎖(分枝鎖)が1〜3個結合していてもよく、炭素数14〜16の脂肪族基の場合は、主鎖に対して炭素数1〜3のアルキル基の側鎖(分枝鎖)が1または2個結合していてもよいか、または炭素数1または2のアルキル基の側鎖(分枝鎖)が1〜3個結合していてもよく、炭素数11〜13の脂肪族基の場合は、主鎖に対して炭素数1〜3のアルキル基の側鎖(分枝鎖)が1個結合していてもよいか、または炭素数1のアルキル基の側鎖(分枝鎖)が1〜3個結合していてもよく、炭素数8〜10の脂肪族基の場合は、主鎖に対して炭素数1のアルキル基の側鎖(分枝鎖)が1または2個結合していてもよいか、または側鎖は存在しない。
また、長い側鎖結合した場合についてより具体的に説明すれば、「実質的に直鎖」とは、例えば炭素数12〜26の脂肪族基の場合、主鎖に対して炭素数6〜10の直鎖アルキル基の側鎖(分枝鎖)が1個結合していてもよいことを意味する。炭素数8〜11の脂肪族基の場合は、側鎖は存在しない。
実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基は、炭素炭素二重結合または炭素炭素三重結合を1〜3個含んでいてもよく、1または2個含んでいてもよく、1個含んでいてもよい。
実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基の任意の炭素は−O−、−SiR−(Rは炭素数1〜4のアルキル)またはシクロヘキサンジイルに置き換わってもよく、1〜3箇所で置き換わっていてもよく、1または2箇所で置き換わっていてもよく、1箇所で置き換わっていてもよい。
<R〜Rへの置換基について>
「脂肪族基」または「炭素数8〜26の実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基」は、置換されていてもよく、置換基としては、例えば、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、アルコキシ、アリール、ヘテロアリールまたはハロゲン(特にフッ素が好ましい)があげられる。置換基の数は、例えば、最大置換可能な数であり、好ましくは1〜3個、より好ましくは1〜2個、更に好ましくは0個(無置換)である。
アルキルとしては、Ar11〜Ar42への置換基としてのアルキルの説明を引用することができる。また、このアルキルにおける一部の炭素炭素単結合が炭素炭素二重結合や炭素炭素三重結合で置き換わったものが、アルケニルやアルキニルとしてあげられる。置き換わる箇所は特に限定されず、好ましくは1〜3箇所、より好ましくは1または2箇所、さらに好ましくは1箇所が置き換わったものがあげられる。
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。炭素数3〜10のシクロアルキルが好ましく、炭素数3〜8のシクロアルキルがより好ましく、炭素数3〜6のシクロアルキルがさらに好ましい。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、シクロオクチル又はジメチルシクロヘキシルなどがあげられる。
アルコキシとしては、例えば、炭素数1〜15のアルコキシがあげられる。炭素数1〜10のアルコキシが好ましく、炭素数1〜4のアルコキシがより好ましい。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、n−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、シクロペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、シクロヘプチルオキシ、オクチルオキシ、シクロオクチルオキシなどがあげられる。
アリールとしては、例えば、炭素数6〜30のアリールがあげられる。炭素数6〜24のアリールが好ましく、炭素数6〜20のアリールがより好ましく、炭素数6〜16のアリールがさらに好ましく、炭素数6〜12のアリールが特に好ましい。
具体的なアリールとしては、単環系アリールであるフェニル、(o−,m−,p−)トリル、(2,3−,2,4−,2,5−,2,6−,3,4−,3,5−)キシリル、メシチル、(o−,m−,p−)クメニル、二環系アリールである(2−,3−,4−)ビフェニリル、縮合二環系アリールである(1−,2−)ナフチル、三環系アリールであるターフェニリル(m−ターフェニル−2’−イル、m−ターフェニル−4’−イル、m−ターフェニル−5’−イル、o−ターフェニル−3’−イル、o−ターフェニル−4’−イル、p−ターフェニル−2’−イル、m−タ−フェニル−2−イル、m−ターフェニル−3−イル、m−ターフェニル−4−イル、o−ターフェニル−2−イル、o−ターフェニル−3−イル、o−ターフェニル−4−イル、p−ターフェニル−2−イル、p−ターフェニル−3−イル、p−ターフェニル−4−イル)、縮合三環系アリールである、アセナフチレン−(1−,3−,4−,5−)イル、フルオレン−(1−,2−,3−,4−,9−)イル、フェナレン−(1−,2−)イル、(1−,2−,3−,4−,9−)フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル(5’−フェニル−m−ターフェニル−2−イル、5’−フェニル−m−ターフェニル−3−イル、5’−フェニル−m−ターフェニル−4−イル、m−クアテルフェニル)、縮合四環系アリールであるトリフェニレン−(1−,2−)イル、ピレン−(1−,2−,4−)イル、ナフタセン−(1−,2−,5−)イル、縮合五環系アリールであるペリレン−(1−,2−,3−)イル、ペンタセン−(1−,2−,5−,6−)イルなどがあげられる。
ヘテロアリールとしては、例えば、炭素数2〜30のヘテロアリールがあげられる。炭素数2〜25のヘテロアリールが好ましく、炭素数2〜20のヘテロアリールがより好ましく、炭素数2〜15のヘテロアリールがさらに好ましく、炭素数2〜10のヘテロアリールが特に好ましい。また、ヘテロアリールとしては、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ないし5個含有する複素環などがあげられる。
具体的なヘテロアリールとしては、例えば、フリル、チエニル、ピロリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサジアゾリル、フラザニル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾ[b]チエニル、インドリル、イソインドリル、1H−インダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾチアゾリル、1H−ベンゾトリアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリル、キナゾリル、キノキサリニル、フタラジニル、ナフチリジニル、プリニル、プテリジニル、カルバゾリル、アクリジニル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナジニル、フェノキサチイニル、チアントレニル、インドリジニルなどがあげられ、チエニル、イミダゾリル、ピリジル、カルバゾリルなどが好ましい。
<R〜Rの置換数について>
1c〜4cは、それぞれ独立して、1〜5の整数であり、1〜4の整数が好ましく、1〜3の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が特に好ましい。
<R〜Rの不斉炭素について>
「脂肪族基」または「炭素数8〜26の実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基」は、不斉炭素を有していてもよい。基における不斉炭素の位置は特に限定されず、不斉炭素を有する場合には、好ましくは1〜3個、より好ましくは1または2個、さらに好ましくは1個が有しているものがあげられる。不斉炭素を有する場合、本発明のアントラセン誘導体はラセミ体または光学活性体を形成し得るが、光学活性体ではアントラセン誘導体の自己組織化能力が高まる場合もある。
<SUB2およびSUB4の置換数について>
nおよびmは、それぞれ独立して、1〜4の整数であり、1〜3の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が特に好ましい。また、「SUB2−」の置換位置はアントラセンの1〜4位のいずれでもよいが、優先して2位に置換することが好ましい。「SUB4−」の置換位置はアントラセンの5〜8位のいずれでもよいが、優先して6位に置換することが好ましい。
<自己組織化とアントラセン誘導体の構造>
本発明のアントラセン誘導体は、分子の適当な位置に、適当な数の、適当な鎖長の、置換もしくは無置換の実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基を配置することによって自己組織化が可能となる。脂肪族基が配置される適当な位置や数とは、分子の芳香環部分同士の相互作用が有効に働く距離に自己組織化させるのに適した位置や数であり、アントラセン誘導体の構造に応じて異なる。不適当な位置に置換した脂肪族基や必要以上の数の脂肪族基は、芳香環同士の相互作用の方向を制限したり、芳香環同士の相互作用を弱めてしまう。また、脂肪族基の適当な鎖長とは、脂肪族基が短すぎる場合には自己組織化が起こりにくく、脂肪族基が長すぎる場合は脂肪族基の折りたたみにより自己組織化の効果が薄れ、すなわち分子の芳香族環部分同士の相互作用が弱くなるため、これらの間の鎖長が適当な鎖長である。
<自己組織化と蒸着条件>
自己組織化を行わせるために必要なエネルギーは、蒸着時の分子の衝突または素子作製中もしくは素子作製後に加えられる熱エネルギーにより賄われる。分子の衝突とは、蒸着源から飛び出た分子が基板または基板上に成膜された分子と衝突することである。飛行分子の運動エネルギーが衝突によって熱エネルギーに変換され、放熱分を差し引いた熱エネルギーが自己組織化に用いられる。従って、成膜速度が速いほど、熱が貯えられ、自己組織化が促進される。また材料分子の炭素数が多いほど昇華潜熱が大きくなり、蒸着源から飛び出た分子の熱エネルギーも大きくなるため、自己組織化が促進される。成膜速度は、材料分子の構造やアルキル鎖長などによっても異なり、特に限定されることはないが、0.01nm/秒〜20.0nm/秒である。成膜速度は好ましくは0.2nm/秒以上、より好ましくは0.5nm/秒以上、さらに好ましくは1nm/秒以上が自己組織化の程度が高い。
<自己組織化と加熱条件>
さらに成膜速度が0.2nm/秒未満の場合や実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基の炭素数が8個から14個の場合において、自己組織化の程度が十分でない場合は、素子作製中または作製後に、室温以上であって、素子を構成する材料の中で一番低いガラス転移点(Tg)以下の範囲内で加熱することによっても自己組織化の程度を高めることができる。Tgより高い温度で加熱した場合には、自己組織化材料でない層が結晶化してしまうなどの好ましくない現象が発生する場合がある。
必要な加熱時間は、実質的に直鎖または直鎖の脂肪族基の長さ、芳香環への該脂肪族基の置換位置、芳香環の構造、成膜速度によって異なるが、通常は1分から100時間で自己組織化する。加熱温度を100℃以上に設定でき、かつ成膜速度が1nm/秒以上の場合は、加熱時間は短くてよく、好ましくは1分以上30分以内であり、加熱温度が低い場合、あるいは成膜速度が遅い場合には、加熱時間を長めにする必要がある。外部加熱の方法としては、熱放射、対流、熱伝導のいずれでもよく、したがって、加熱時の圧力環境を問わず、真空下でも大気圧下でも行える。
一般式(1)で表されるアントラセン誘導体の具体例を以下に示すが、以下に例示した式(1−1)〜式(1−989)で表される化合物に限定されるものではない。下記化合物の中でも、下記式(1−1)〜式(1−48)、式(1−61)〜式(1−120)、式(1−157)〜式(1−228)、式(1−444)〜式(1−462)、式(1−486)〜式(1−497)、および式(1−510)〜式(1−989)の化合物が好ましく、下記式(1−1)〜式(1−36)、式(1−37)、式(1−43)、式(1−61)〜式(1−72)、式(1−94)〜式(1−98)、式(1−109)〜式(1−120)、式(1−157)〜式(1−189)、式(1−193)〜式(1−201)、式(1−205)〜式(1−228)、式(1−444)〜式(1−454)、式(1−486)〜式(1−496)、式(1−510)〜式(1−520)、式(1−528)〜式(1−693)、および式(1−738)〜式(1−989)の化合物がより好ましい。
2.一般式(1)で表される化合物の合成方法
一般式(1)で表されるアントラセン誘導体は、公知の方法によりハロゲン化アリール誘導体とアントラセン誘導体ボロン酸を出発原料として、またはハロゲン化アリールボロン酸誘導体とハロゲン化アントラセンを出発物質として、鈴木・宮浦カップリング、熊田・玉尾・コリューカップリング、根岸カップリング、ハロゲン化反応、またはホウ酸化反応を適宜組み合わせて合成することができる。以下にその合成スキームを例示する。
なお、以下の合成スキームでは、アントラセンに置換する以下の4種類の置換基を以下のように略号を用いて説明する。
「(R1c−(Ar121b−(Ar111a−」=「SUB1−」
「(R2c−(Ar222b−(Ar212a−」=「SUB2−」
「(R3c−(Ar323b−(Ar313a−」=「SUB3−」
「(R4c−(Ar424b−(Ar414a−」=「SUB4−」
また、合成スキーム2以降における「M」、「X」及び「−B(OR)」は、スキーム1で説明したものと同じである。
次に、上記の一般式(1)のアントラセン誘導体の合成に用いる、アントラセン環に導入するアリール基あるいはアルキル基部分(「SUB1−」〜「SUB4−」)の原料の合成法の例を以下に示す。「SUB1−」基の場合を例に示すが、他の「SUB2−」〜「SUB4−」基の場合も同様にして合成できる。またa=0の場合及びa=b=0の場合についても、他のアルキル基及びアリール基についても、以下に例示する方法で合成できる。
鈴木−宮浦カップリングにおけるハロゲン化物とボロン酸誘導体は、その反応性官能基は適宜入れ替わってもよく、熊田・玉尾・コリューカップリングや根岸カップリングにおいても同様にそれらの反応に関わる官能基は入れ替わっていてもよい。またGrignard試薬に変換する場合には金属マグネシウムとイソプロピルグリニア試薬は適宜入れ替えてもよい。ボロン酸エステルはそのまま使用してもよく、あるいは酸で加水分解してボロン酸として使用してもよい。ボロン酸エステルとして用いる場合には、そのエステル部分のアルキル基は例示した以外のアルキル基も用いることができる。なお、原料合成法2以降における「X」及び「−B(OR)」は、原料合成法1で説明したものと同じである。
反応で用いられるパラジウム触媒の具体例としては、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0):Pd(PPh、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド:PdCl(PPh、酢酸パラジウム(II):Pd(OAc)、トリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウム(0):Pd(dba)、トリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウム(0)クロロホルム錯体:Pd(dba)・CHCl、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0):Pd(dba)、ビス(トリt−ブチルホスフィノ)パラジウム(0):Pd(t−BuP)、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II):Pd(dppf)Cl、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)ジクロロメタン錯体(1:1):Pd(dppf)Cl・CHCl、PdCl{P(t−Bu)−(p−NMe−Ph)}:(A−taPhos)PdCl、パラジウム ビス(ジベンジリデン)、[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド、PdCl[P(t−Bu)−(p−NMe−Ph)]:(A−taPhos)PdCl(Pd−132:商標;ジョンソン・マッセイ社製)があげられる。
また、反応を促進させるため、場合によりこれらのパラジウム化合物にホスフィン化合物を加えてもよい。そのホスフィン化合物の具体例としては、トリ(t−ブチル)ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、1−(N,N−ジメチルアミノメチル)−2−(ジt−ブチルホスフィノ)フェロセン、1−(N,N−ジブチルアミノメチル)−2−(ジt−ブチルホスフィノ)フェロセン、1−(メトキシメチル)−2−(ジt−ブチルホスフィノ)フェロセン、1,1’−ビス(ジt−ブチルホスフィノ)フェロセン、2,2’−ビス(ジt−ブチルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル、2−メトキシ−2’−(ジt−ブチルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル、または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があげられる。
反応で用いられる塩基の具体例としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、ナトリウムエトキシド、ナトリウムt−ブトキシド、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、リン酸三カリウム、またはフッ化カリウムがあげられる。
また、反応で用いられる溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、1,2,4−トリメチルベンゼン、アニソール、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、1,4−ジオキサン、メタノール、エタノール、t−ブチルアルコール、シクロペンチルメチルエーテルまたはイソプロピルアルコールがあげられる。これらの溶媒は適宜選択でき、単独で用いてもよく、混合溶媒として用いてもよい。
また、本発明のアントラセン誘導体には、少なくとも一部の水素原子が重水素で置換されているものも含まれるが、このような誘導体は所望の箇所が重水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。
3.有機電界発光素子
本発明に係るアントラセン誘導体は、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104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102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の支持体となるものであり、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ものである。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(ITO)、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ものである。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ものである。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)で表されるアントラセン誘導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ものの中から任意のものを選択して用いることができる。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るものではない。
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),3202-3204(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ものである。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)で表されるアントラセン誘導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)で表されるアントラセン誘導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)で表されるアントラセン誘導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)で表されるアントラセン誘導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)で表されるアントラセン誘導体と併用することができるドーパント材料としては、特に限定されるものではなく、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2−247278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)−4H−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。
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。
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)−8,11−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2001-267079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。
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、9,10−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、ピレン系としては、例えば、N,N,N,N−テトラフェニル−1,8−ピレン−1,6−ジアミン、N−ビフェニル−4イル−N−ビフェニル−1,8−ピレン−1,6−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、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。
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ものである。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ものである。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、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)で表されるアントラセン誘導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。
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。
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、以下の構造式のものがあげられる。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。
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、9,10−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。
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説明したものと同じものがあげられる。
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(1,10−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’−ジフルオル−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もの、あるいは複数のフェナントロリン骨格を連結したものが好ましい。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2007-27587号公報に開示されている。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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−(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、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ものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、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以下のものが特に好ましい。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ものである。
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もの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、これらに限定されるものではない。
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、電子線ビーム、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0.01〜50nm/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。
マトリクスとは、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たものをいい、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2004-119211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、従来方式のもの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。
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
<実施例及び比較例で用いた化合物の中間体の合成>
[合成例1](2−(アントラセン−2−イル)−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロランの合成)
2−ブロモアントラセン(17.0g)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’−オクタメチル−2,2’−ビ(1,3,2−ジオキサボロラン)(25.2g)、酢酸カリウム(7.14g)、アニソール(150ml)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(1.14g)、トリシクロヘキシルホスフィン(1.11g)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、130℃で1.5時間撹拌した。反応液を冷却後、濾過し、濾液濃縮析出物にヘプタンを加えて、さらに濾過し、得られた固体をヘプタンで洗浄後、真空乾燥させて、2−(アントラセン−2−イル)−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(17.9g)を得た。
[合成例2](2−(4−ブロモフェニル)アントラセンの合成)
合成例1の方法で合成した2−(アントラセン−2−イル)−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(20g)、1−ブロモ−4−ヨードベンゼン(21.6g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(482mg)、リン酸三カリウム(27.9g)、トルエン(200ml)、t−ブタノール(20ml)および水(4ml)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、還流温度で6時間撹拌した。冷却後、水を加えた後、有機溶媒のみを減圧下、留去した。析出物を濾取後、水、メタノール、ヘプタンで順次洗浄した後、真空乾燥させて、2−(4−ブロモフェニル)アントラセン(13.0g)を得た。
[合成例3](2−(4−ドデシルフェニル)アントラセンの合成)
合成例2の方法で合成した2−(4−ブロモフェニル)アントラセン(13.0g)、[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド(303mg)、およびシクロペンチルメチルエーテル(60ml)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、氷水で冷却し、内温が25℃を超えないようにドデシルマグネシウムブロミドを15分間かけて滴下した。次いで室温まで昇温後、室温で3時間撹拌した。再び氷水で冷却後、水をゆっくり滴下して反応を停止させ、次いで1N塩酸で中和後、ヘプタンを加えて、析出物を濾過した。得られた固体を水、メタノール、ヘプタンで順次洗浄した後、真空乾燥させて、2−(4−ドデシルフェニル)アントラセン(16.7g)を得た。
[合成例4](9,10−ジブロモ−2−(4−ドデシルフェニル)アントラセンの合成)
合成例3の方法で合成した2−(4−ドデシルフェニル)アントラセン(16.7g)、アセトニトリル(34ml)をフラスコに入れて、N−ブロモスクシンイミド(15.5g)を少しずつ添加した後、室温で21時間撹拌した。水に次いで少量の亜硫酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウムを加えて、トルエンで抽出し、水洗した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過した。濾液を濃縮乾固させて得られた固体をヘプタンで洗浄後、真空乾燥させて、9,10−ジブロモ−2−(4−ドデシルフェニル)アントラセン(9.61g)を得た。
[合成例5](2,2’−(2−(4−ドデシルフェニル)アントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン)の合成)
合成例4の方法で合成した9,10−ジブロモ−2−(4−ドデシルフェニル)アントラセン(9.61g)、4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(10.1g)、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリドジクロロメタン錯体(1:1)(242mg)、酢酸カリウム(6.50g)、トルエン(48ml)、ジメチルスルホキシド(9.6ml)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、還流温度で9時間撹拌した。加熱終了後、反応液を室温まで冷却し、水を加えて分液した。有機層を減圧下で濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン)で精製して、2,2’−(2−(4−ドデシルフェニル)アントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン)(2.0g)を得た。
[合成例6](9,10−ジブロモ−2−クロロアントラセンの合成)
2−クロロアントラセン(40.9g)、クロロホルム(490ml)をフラスコに入れて、氷冷後、内温が10℃を超えないように臭素を15分かけて滴下した。次いで室温で30分撹拌した後、亜硫酸水素ナトリウム水溶液を滴下し、過剰の臭素を処理し、更に炭酸水素ナトリウムを加えて中和した。ヘプタン(500ml)を加えて、濾過し、得られた固体を水、次いでエタノールで洗浄後、真空乾燥させて、9,10−ジブロモ−2−クロロアントラセン(71g)を得た。
[合成例7](2,2’−(2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン)の合成)
合成例6の方法で合成した9,10−ジブロモ−2−クロロアントラセン(35g)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’−オクタメチル−2,2’−ビ(1,3,2−ジオキサボロラン)(52.8g)、酢酸カリウム(37.1g)、[1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリドジクロロメタン錯体(1:1)(2.07g)、アニソール(350ml)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、120℃で2時間加熱撹拌した。反応液を冷却し、セライトで濾過した後、濾液を濃縮した。濃縮析出物にヘプタン加えて濾過した後、ヘプタンで洗浄して、2,2’−(2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン)(20.3g)を得た。
[合成例8](4,4’−((2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(3,1−フェニレン))ジピリジンの合成)
合成例7の方法で合成した2,2’−(2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン)(57.5g)、4−(3−ブロモフェニル)ピリジン(61.0g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(7.16g)、リン酸三カリウム(105g)、トルエン(250ml)、t−ブタノール(50ml)、水(10ml)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、還流温度で6時間撹拌した。反応液を冷却し、セライトを通して濾過した後、濾液を濃縮した。濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(酢酸エチル)で精製し、次いでメタノールで洗浄後、真空乾燥させて、4,4’−((2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(3,1−フェニレン))ジピリジン(25.0g)を得た。
[合成例9](4,4’−((2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ジピリジンの合成)
合成例7の方法で合成した2,2’−(2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン)(10.0g)、4−(4−ブロモフェニル)ピリジン(11.1g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(394mg)、リン酸三カリウム(13.7g)、トルエン(100ml)、t−ブタノール(10ml)、水(2ml)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、還流温度で2時間撹拌した。反応液を冷却後、水を加えて、析出固体をろ取し、水、メタノール、ヘプタン、トルエンで順次洗浄した後、真空乾燥させて、4,4’−((2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ジピリジン(7.16g)を得た。
[合成例10]((4−ドデシルフェニル)ボロン酸の合成)
マグネシウム(3.3g)、テトラヒドロフラン(20ml)をフラスコに入れて、1−ブロモ−4−ドデシルベンゼン(40.1g)のテトラヒドロフラン(100ml)溶液をゆっくりと還流を維持する速度で滴下して、(4−ドデシルフェニル)マグネシウムブロミドを調製した。これを氷水浴で冷却し、ホウ酸トリメチル(15.4g)をゆっくりと滴下した。室温で1時間撹拌した後、水、次いで濃塩酸(16ml)を加えて、30分撹拌した。酢酸エチルで抽出した後、水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた後、濃縮して、(4−ドデシルフェニル)ボロン酸(32g)を得た。
[合成例11](9−(4−ドデシルフェニル)アントラセンの合成)
9−ブロモアントラセン(20.5g)、合成例10の方法で合成した(4−ドデシルフェニル)ボロン酸(29g)、ビス(ジ−t−ブチル(4−ジメチルアミノフェニル)ホスフィン)ジクロロパラジウム(II)(566mg)、リン酸三カリウム(33.9g)、トルエン(290ml)、t−ブタノール(29ml)、水(2.9ml)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、還流温度で2時間撹拌した。反応液を冷却後、シリカゲルでろ過し、濾液を濃縮した。ヘプタンに溶解させて、濾過して不溶物を除去後、濾液の濃縮物をヘプタンから2回再結晶をして、9−(4−ドデシルフェニル)アントラセン(25.8g)を得た。
[合成例12](9−ブロモ−10−(4−ドデシルフェニル)アントラセンの合成)
合成例11の方法で合成した9−(4−ドデシルフェニル)アントラセン(17.7g)とN,N−ジメチルホルムアミド(90ml)をフラスコに入れて、室温でN−ブロモスクシンイミド(8.2g)を少しずつ添加した。次いでクロロホルム36mlを入れて、室温で4時間撹拌した。水を加えて、少量の亜硫酸水素ナトリウム、次いで炭酸水素ナトリウムを加えた後、反応液を減圧下に加熱して、クロロホルムを留去した。析出物を濾過して得た固体を水、エタノール、ヘプタンの順に洗浄し、真空乾燥させた後、トルエン/ヘプタンから再沈殿させて、9−ブロモ−10−(4−ドデシルフェニル)アントラセン(10.4g)を得た。
[合成例13](2−(10−(4−ドデシルフェニル)アントラセン−9−イル)−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロランの合成)
合成例12の方法で合成した9−ブロモ−10−(4−ドデシルフェニル)アントラセン(10.4g)、4,4,4’,4’,5,5,5’,5’−オクタメチル−2,2’−ビ(1,3,2−ジオキサボロラン)(7.8g)、酢酸カリウム(4.2g)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(596mg)、トリシクロヘキシルホスフィンの20%トルエン溶液(3.4ml)、アニソール(38ml)をフラスコに入れ、窒素雰囲気下、還流温度で3時間撹拌した。反応液をセライトを通して、吸引ろ過し、濾液を濃縮した後、シリカゲルカラムクロマト(ヘプタン/トルエン=1/1(容量比))で精製して、2−(10−(4−ドデシルフェニル)アントラセン−9−イル)−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(8.55g)を得た。
<実施例で用いた化合物の合成>
[合成例14](化合物(1−1)の合成)
合成例5の方法で合成した2,2’−(2−(4−ドデシルフェニル)アントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン)(2.0g)、4−(4−ブロモフェニル)ピリジン(1.53g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(54.3mg)、リン酸三カリウム(2.52g)、1,2,4−トリメチルベンゼン(20ml)、t−ブタノール(2ml)および水(0.4ml)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、還流温度で6時間撹拌した。加熱終了後、反応液を室温まで冷却し、水を加えた。析出した固体を熱トルエンで抽出し、減圧下で濃縮後、ヘプタンを加えてろ過した。得られた固体をトルエンから再結晶し、真空乾燥させた後、10−4Pa台、330℃で昇華精製して、4,4’−((2−(4−ドデシルフェニル)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(1.08g)を得た。この化合物のTgは検出されなかった。
NMR測定およびMS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(CDCl):δ=0.87(t,3H,J=6.6Hz),1.24−1.30(m,18H),1.57−1.62(m,2H),2.60(t,2H,J=7.8Hz),7.21−7.22(m,2H),7.37−7.39(m,2H),7.47−7.48(m,2H),7.64−7.66(m,5H),7.69−7.70(m,4H),7.73−7.76(m,2H),7.81−7.83(m,1H),7.91−7.93(m,5H),8.75−8.77(m,4H).
LC/MS(m/e);729.8(M+1),730.7,731.7,732.7
[合成例15](化合物(1−61)の合成)
合成例3〜5のドデシル基をそれぞれオクチル基に置き換えて合成した2,2’−(2−(4−オクチルフェニル)アントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン)(2.4g)、4−(4−ブロモフェニル)ピリジン(2.18g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(448mg)、リン酸三カリウム(2.47g)、1,2,4−トリメチルベンゼン(24ml)、t−ブタノール(2.4ml)および水(0.48ml)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、還流温度で6時間撹拌した。加熱終了後、反応液を室温まで冷却し、水を加えた。析出した固体を熱トルエンで抽出し、減圧下で濃縮後、メタノールを加えて、ろ過した。得られた固体のトルエン/メタノールからの再沈殿を繰り返し、真空乾燥させた後、10−3Pa台、360℃で昇華精製して、4,4’−((2−(4−オクチルフェニル)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(546mg)を得た。この化合物のTgは検出されなかった。
NMR測定およびMS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(CDCl):δ=0.86(t,3H,J=6.9Hz),1.25−1.34(m,10H),1.58−1.64(m,2H),2.61(t,2H,J=7.8Hz),7.21−7.25(m,2H),7.37−7.39(m,2H),7.47−7.48(m,2H),7.64−7.66(m,5H),7.69−7.70(m,4H),7.73−7.76(m,2H),7.81−7.82(m,1H),7.91−7.93(m,5H),8.75−8.77(m,4H).
LC/MS(m/e);673.8(M+1),674.6,675.6,676.6
[合成例16](化合物1−534)の合成
合成例5と同様の方法で合成した2,2’−(2−(2−オクチルフェニル)アントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン)(1.39g)、4−(4−ブロモフェニル)ピリジン(1.16g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(41mg)、リン酸三カリウム(1.43g)、1,2,4−トリメチルベンゼン(14ml)、t−ブタノール(1.4ml)および水(0.28ml)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、還流温度で2時間撹拌した。加熱終了後、反応液を室温まで冷却し、水を加えた。析出した固体を熱トルエンで抽出し、減圧下で濃縮後、ヘプタンを加えて、ろ取し、エタノールで洗浄した。得られた固体のトルエン/エタノールからの再沈殿を繰り返し、真空乾燥させた後、10−3Pa台、320℃で昇華精製して、4,4’−((2−(2−オクチルフェニル)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(299mg)を得た。この化合物のTgは検出されなかった。
NMR測定およびMS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(CDCl):δ=0.78(t,3H,J=7.0Hz),1.11−1.18(m,10H),1.37−1.42(m,2H),2.54(t,2H,J=7.9Hz),7.19−7.23(m,2H),7.25−7.29(m,2H),7.36−7.40(m,3H),7.61−7.65(m,4H),7.67−7.70(m,5H),7.72−7.80(m,3H),7.85−7.94(m,4H),8.72−8.77(m,4H).
LC/MS(m/e);673.7(M+1),674.6,675.6,676.6
[合成例17](化合物1−43)の合成
合成例8の方法で合成した4,4’−((2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(3,1−フェニレン))ジピリジン(4.0g)、[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド(125mg)、シクロペンチルメチルエーテル(20ml)をフラスコへ入れて、窒素雰囲気下、0.77Mのドデシルマグネシウムブロミドのテトラヒドロフラン溶液(20ml)を10分間かけて滴下し、室温で1時間撹拌後、還流温度で2時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、水とトルエンを加えて分液し、有機層を濃縮した。得られた濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(酢酸エチル)で精製し、200℃で真空乾燥させた後、10−3Pa台、320℃で昇華精製して、4,4’−((2−ドデシルアントラセン−9,10−ジイル)ビス(3,1−フェニレン))ジピリジン(2.59g)を得た。この化合物のTgは検出されなかった。
NMR測定およびMS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(CDCl):δ=0.86(t,3H,J=7.0Hz),1.21−1.28(m,18H),1.55−1.61(m,2H),2.65(t,2H,J=7.7Hz),7.24−7.26(m,1H),7.32−7.36(m,2H),7.45(s,1H),7.57−7.62(m,6H),7.66−7.80(m,7H),7.84−7.88(m,2H),8.66−8.68(m,4H).
LC/MS(m/e);653.7(M+1),654.6,655.6,656.6
[合成例18](化合物1−535)の合成
合成例9の方法で合成した4,4’−((2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ジピリジン(2.0g)、4−テトラデシルフェニルボロン酸(1.35g)、リン酸三カリウム(1.23g)、ビス(ジ−t−ブチル(4−ジメチルアミノフェニル)ホスフィン)ジクロロパラジウム(II)(28mg)、トルエン(20ml)、t−ブタノール(2ml)、及び水(0.4ml)をフラスコへ入れて、窒素雰囲気下、還流温度で16時間撹拌した。反応液に水を加え、熱トルエンを加えて抽出分液し、有機層を濃縮した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(トルエン/酢酸エチル/メタノール)で精製し、トルエンから再結晶させ、200℃で真空乾燥させた後、10−3Pa台、350℃で昇華精製して、4,4’−((2−(4−テトラデシルフェニル)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(257mg)を得た。この化合物のTgは検出されなかった。
NMR測定およびMS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(CDCl):δ=0.87(t,3H,J=7.0Hz),1.24−1.30(m,22H),1.57−1.62(m,2H),2.60(t,2H,J=7.8Hz),7.22(d,2H,J=8.2Hz),7.37−7.39(m,2H),7.47(d,2H,J=8.2Hz),7.62−7.71(m,9H),7.73−7.76(m,2H),7.82(d,1H,J=9.1Hz),7.91−7.94(m,5H),8.75−8.77(m,4H).
LC/MS(m/e);757.7(M+1),758.6,759.6,760.7
[合成例19](化合物1−7)の合成
合成例8の方法で合成した4,4’−((2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(3,1−フェニレン))ジピリジン(2.0g)、4−ドデシルフェニルボロン酸(2.24g)、ビス(ジ−t−ブチル(4−ジメチルアミノフェニル)ホスフィン)ジクロロパラジウム(II)(82mg)、リン酸三カリウム(1.64g)、トルエン(20ml)、t−ブタノール(2ml)、及び水(0.2ml)をフラスコへ入れて、窒素雰囲気下、還流温度で4時間撹拌した。反応液をシリカゲルショートカラムで濾過し、濾液を濃縮乾固させた。得られた固体をソルミックスとヘプタンで洗浄し、200℃で真空乾燥させた後、10−3Pa台、350℃で昇華精製して、4,4’−((2−(4−ドデシルフェニル)アントラセン−9,10−ジイル)ビス(3,1−フェニレン))ジピリジンを得た(71mg)。この化合物のTgは検出されなかった。
NMR測定およびMS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(CDCl):δ=0.88(t,3H,J=6.9Hz),1.26−1.34(m,18H),1.62−1.67(m,2H),2.65(t,2H,J=7.8Hz),7.20−7.91(m,23H),8.67−8.69(m,4H).
LC/MS(m/e);729.7(M+1),730.6,731.5
[合成例20](化合物1−37)の合成
合成例9の方法で合成した4,4’−((2−クロロアントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ジピリジン(1.5g)、[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)ジクロリド(47mg)、シクロペンチルメチルエーテル(6ml)をフラスコへ入れて、窒素雰囲気下、0.96Mのドデシルマグネシウムブロミドのテトラヒドロフラン溶液(6ml)を10分間かけて滴下し、室温で2時間撹拌した。反応液を室温まで冷却し、水を加えて、固体を濾過した。得られた固体をトルエンに溶解し、不溶物を濾過により除去した、これを濃縮し、トルエンから再結晶させ、200℃で真空乾燥させた後、10−3Pa台、330℃で昇華精製して、4,4’−((2−ドデシルアントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,1−フェニレン))ジピリジン(0.18g)を得た。この化合物のTgは検出されなかった。
NMR測定およびMS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(CDCl):δ=0.86(t,3H,J=7.0Hz),1.22−1.28(m,18H),1.56−1.61(m,2H),2.66(t,2H,J=7.7Hz),7.25(d,1H,J=7.8Hz),7.33−7.37(m,2H),7.46(s,1H),7.607.64(m,4H),7.67−7.76(m,7H),7.89−7.93(m,4H),8.75−9.77(m,4H).
LC/MS(m/e);653.8(M+1),654.7,655.7,656.8.
[合成例21](化合物1−690)の合成
合成例13の方法で合成した2−(10−(4−ドデシルフェニル)アントラセン−9−イル)−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(2.0g)、4−(4−ブロモフェニル)ピリジン(1.28g)、Pd−132(ジョン・マッセイ社製)(72mg)、酢酸カリウム(0.71g)、トルエン(14ml)、t−ブタノール(1.4ml)、水(0.14ml)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、還流温度で9時間撹拌した。水を加えて、熱トルエンで抽出した後、濃縮して、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(トルエン/酢酸エチル=1/1(容量比))で精製した。これをトルエンから3回再結晶させ、200℃で乾燥させた後、1×10−4Pa台、310℃で昇華精製して、4−(4−(10−(4−ドデシルフェニル)アントラセン−9−イル)フェニル)ピリジン(872mg)を得た。この化合物のTgは検出されなかった。
NMR測定およびMS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(CDCl):δ=δ=0.89(t,3H,J=6.9Hz),1.29−1.50(m,18H),1.76−1.82(m,2H),2.79(t,2H,J=7.8Hz),7.33−7.43(m,8H),7.62(d,2H,J=8.1Hz),7.68−7.77(m,6H),7.89(d,2H,J=8.1Hz),8.74−8.75(m,2H).
LC/MS(m/e);576.6(M+1),577.5,578.5
[合成例22](化合物1−691)の合成
合成例13と同様の方法で合成した2−(10−(4’−ドデシル−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)アントラセン−9−イル)−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン(1.0g)、4−(4−ブロモフェニル)ピリジン(0.56g)、Pd−132(ジョン・マッセイ社製)(32mg)、酢酸カリウム(0.32g)、トルエン(6ml)、t−ブタノール(0.6ml)、水(0.06ml)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、還流温度で9時間撹拌した。水を加えて、熱トルエンで抽出した後、濃縮して、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(トルエン/酢酸エチル=1/1(容量比))で精製した。これをトルエンから3回再結晶させ、200℃で乾燥させた後、1×10−4Pa台、310℃で昇華精製して、4−(4−(10−(4’−ドデシル−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)アントラセン−9−イル)フェニル)ピリジン(153mg)を得た。この化合物のTgは検出されなかった。
NMR測定およびMS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(CDCl):δ=0.89(t,3H,J=6.9Hz),1.28−1.37(m,18H),1.67−1.71(m,2H),2.70(t,2H,J=7.7Hz),7.33−7.39(m,6H),7.54(d,2H,J=8.0Hz),7.63(d,2H,J=8.0Hz),7.68−7.70(m,4H),7.73−7.75(m,2H),7.80−7.84(m,4H),7.90(d,2H,J=8Hz),8.75−8.76(m,2H).
LC/MS(m/e);652.7(M+1),653.6,654.6
<比較例で用いた化合物の合成>
[合成例23](4,4’−((2−(4−ブチルフェニル)アントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,1−フェニレン)ジピリジンの合成)
合成例3〜5のドデシル基をそれぞれブチル基に置き換えて合成した2,2’−(2−(4−ブチルフェニル)アントラセン−9,10−ジイル)ビス(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン)(3.5g)、4−(4−ブロモフェニル)ピリジン(3.21g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(114mg)、リン酸三カリウム(3.96g)、1,2,4−トリメチルベンゼン(35ml)、t−ブタノール(3.5ml)および水(0.7ml)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、還流温度で6時間撹拌した。加熱終了後、反応液を室温まで冷却し、水を加えた。析出した固体を熱トルエンで抽出し、減圧下で濃縮後、メタノールを加えてろ過した。得られた固体のトルエンからの再結晶を繰り返しし、これを真空乾燥させた後、10−3Pa台、350℃で昇華精製して、4,4’−((2−(4−ブチルフェニル)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(734mg)を得た。この化合物のTgは検出されなかった。
NMR測定およびMS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(CDCl):δ=0.92(t,3H,J=7.4Hz),1.32−1.40(m,2H),1.57−1.63(m,2H),2.62(t,2H,J=7.8Hz),7.21−7.23(m,2H),7.36−7.40(m,2H),7.47−7.48(m,2H),7.64−7.66(m,5H),7.69−7.71(m,4H),7.73−7.76(m,2H),7.81−7.83(m,1H),7.91−7.93(m,5H),8.75−8.77(m,4H).
LC/MS(m/e);617.7(M+1),618.6,619.6
<有機EL素子の評価>
以下、本発明をさらに詳細に説明するために、本発明の化合物を用いた有機EL素子の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1〜4および比較例1〜2に係る有機EL素子を作製し、それぞれ1000cd/m発光時の駆動電圧(V)および外部量子効率(%)を測定した後、電流密度37.5mA/cmの定電流駆動したときの輝度保持率を測定した。
なお、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、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たものが内部量子効率である。一方、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るものが外部量子効率であり、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。
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1000cd/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。
作製した実施例1〜4および比較例1〜2に係る有機EL素子における、各層の材料構成を下記表1に示す。なお、実施例1、2及び比較例1については、電子輸送層を下記化合物とLiqとの混合物で形成した有機EL素子も作製した。
表1において、「HI1」は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(Tg=150.3℃)、「HI2」は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(この化合物のTgは検出されなかった)、「HT」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(Tg=127.8℃)、「BH1」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(Tg=121.2℃)、「BD1」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(Tg=120.1℃)、化合物(A)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(Tg=144.8℃)、化合物(B)は4,4’−((2−(4−ブチルフェニル)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(この化合物のTgは検出されなかった)である。キノリノールリチウム(Liq)と共に以下に化学構造を示す。
<実施例1>
<化合物(1−1)を電子輸送材料に用いた素子>
スパッタリングにより180nmの厚さに製膜したITOを150nm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、HI1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、HI2を入れたモリブデン製蒸着用ボート、HTを入れたモリブデン製蒸着用ボート、BH1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、BD1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、本発明の化合物(1−1)を入れたモリブデン製蒸着用ボート、Liqを入れたモリブデン製蒸着用ボート、マグネシウムを入れたモリブデン製蒸着用ボートおよび銀を入れたモリブデ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、HI1が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚40nmになるように蒸着して1層目の正孔注入層を形成し、さらにHI2が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚5nmになるように蒸着して2層目の正孔注入層を形成し、次いで、HTが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚25nmになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、BH1が入った蒸着用ボートとBD1の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚20nmになるように蒸着して発光層を形成した。BH1とBD1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。各層の蒸着速度は0.01〜1nm/秒であった。次に、化合物(1−1)の入った蒸着用ボートを加熱して膜厚30nmになるように蒸着して電子輸送層を形成した。電子輸送層を形成する際の蒸着速度は1nm/秒とした。
その後、Liqが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚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、マグネシウムの入ったボートと銀の入ったボートを同時に加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰極を形成した。この時、マグネシウムと銀の原子数比が10対1となるように蒸着速度を調節し、蒸着速度が0.01〜2nm/秒になるようにして有機EL素子を得た。
上記で得られた有機EL素子を100℃(室温以上、かつ、素子を構成する材料の内の最も低いガラス転移温度Tg以下の温度範囲)に設定した恒温槽中で20分保管することで、有機EL素子のアニール処理を行った。その後、恒温槽から有機EL素子を取り出し、室温に下がるまで自然冷却を行った。
アニール処理前の有機EL素子について、ITO電極を陽極、Liq/マグネシウム+銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.8V(アニール処理後は約3.1V)、外部量子効率は4.7%であった。また、電流密度37.5mA/cmのときに得られる輝度を初期輝度に設定し、定電流駆動試験を実施した結果、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は225時間であった。
また、基本的な作製方法は実施例1に準じ、化合物(1−1)とLiqとの重量比がおよそ1:1になるように同時に蒸着することで両化合物の混合物からなる電子輸送層を形成した有機EL素子も作製した。ただしアニール処理は行わなかった。実施例1と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.7V、外部量子効率は6.1%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は300時間であった。
<実施例2>
電子輸送材料である化合物(1−1)を化合物(1−61)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。また、アニール処理も同様に行った。アニール処理前の有機EL素子について、実施例1と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.1V(アニール処理後は約3.3V)、外部量子効率は4.7%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は83時間であった。
また、基本的な作製方法は実施例1に準じ、化合物(1−61)とLiqとの重量比がおよそ1:1になるように同時に蒸着することで両化合物の混合物からなる電子輸送層を形成した有機EL素子も作製した。ただしアニール処理は行わなかった。実施例1と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.8V、外部量子効率は5.6%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は273時間であった。
<実施例3>
電子輸送材料である化合物(1−1)を化合物(1−535)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。また、アニール処理も同様に行った。アニール処理前の有機EL素子について、実施例1と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.7V(アニール処理後は約3.2V)、外部量子効率は5.0%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は247時間であった。
<実施例4>
電子輸送材料である化合物(1−1)を化合物(1−534)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。また、アニール処理も同様に行った。アニール処理前の有機EL素子について、実施例1と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.8V(アニール処理後は約3.3V)、外部量子効率は5.5%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は12時間であった。
<比較例1>
電子輸送材料である化合物(1−1)を化合物(A)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。また、アニール処理も同様に行った。アニール処理前の有機EL素子について、実施例1と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.7V(アニール処理後は約3.6V)、外部量子効率は4.2%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は198時間であった。
また、基本的な作製方法は実施例1に準じ、化合物(A)とLiqとの重量比がおよそ1:1になるように同時に蒸着することで両化合物の混合物からなる電子輸送層を形成した有機EL素子も作製した。ただしアニール処理は行わなかった。実施例1と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.6V、外部量子効率は5.3%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は186時間であった。
<比較例2>
電子輸送材料である化合物(1−1)を化合物(B)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。また、アニール処理も同様に行った。アニール処理前の有機EL素子について、実施例1と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.3V(アニール処理後は約4.4V)、外部量子効率は5.0%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は66時間であった。
実施例5〜6および比較例3に係る有機EL素子を作製し、それぞれ1000cd/m発光時の駆動電圧(V)および外部量子効率(%)を測定した後、電流密度37.5mA/cmの定電流駆動したときの輝度保持率を測定した。
作製した実施例5〜6および比較例3に係る有機EL素子における、各層の材料構成を下記表3に示す。
表3において化合物(C)は4,4’−((2−フェニルアントラセン−9,10−ジイル)ビス(3,1−フェニレン))ジピリジン(Tg=128.5℃)である。以下に化学構造を示す。
<実施例5>
<化合物(1−43)を電子輸送材料に用いた素子>
スパッタリングにより180nmの厚さに製膜したITOを150nm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、HI1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、HI2を入れたモリブデン製蒸着用ボート、HTを入れたモリブデン製蒸着用ボート、BH1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、BD1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、本発明の化合物(1−43)を入れたモリブデン製蒸着用ボート、Liqを入れたモリブデン製蒸着用ボート、マグネシウムを入れたモリブデン製蒸着用ボートおよび銀を入れたモリブデ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、HI1が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚40nmになるように蒸着して1層目の正孔注入層を形成し、さらにHI2が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚5nmになるように蒸着して2層目の正孔注入層を形成し、次いで、HTが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚25nmになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、BH1が入った蒸着用ボートとBD1の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚20nmになるように蒸着して発光層を形成した。BH1とBD1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。各層の蒸着速度は0.01〜1nm/秒であった。次に、化合物(1−43)の入った蒸着用ボートを加熱して膜厚30nmになるように蒸着して電子輸送層を形成した。電子輸送層を形成する際の蒸着速度は1nm/秒とした。
その後、Liqが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚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、マグネシウムの入ったボートと銀の入ったボートを同時に加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰極を形成した。この時、マグネシウムと銀の原子数比が10対1となるように蒸着速度を調節し、蒸着速度が0.01〜2nm/秒になるようにして有機EL素子を得た。
ITO電極を陽極、Liq/マグネシウム+銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.3V、外部量子効率は4.9%であった。また、電流密度37.5mA/cmのときに得られる輝度を初期輝度に設定し、定電流駆動試験を実施した結果、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は12時間であった。
<実施例6>
電子輸送材料である化合物(1−43)を化合物(1−7)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。実施例5と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.2V、外部量子効率は4.7%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は82時間であった。
<比較例3>
電子輸送材料である化合物(1−43)を化合物(C)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。実施例5と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.4V、外部量子効率は4.4%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は29時間であった。
実施例7〜8および比較例4に係る有機EL素子を作製し、それぞれ1000cd/m発光時の駆動電圧(V)および外部量子効率(%)を測定した後、電流密度37.5mA/cmの定電流駆動したときの輝度保持率を測定した。
作製した実施例7〜8および比較例4に係る有機EL素子における、各層の材料構成を下記表5に示す。
<実施例7>
<化合物(1−1)を電子輸送材料に用いた素子>
スパッタリングにより180nmの厚さに製膜したITOを150nm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、HI1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、HI2を入れたモリブデン製蒸着用ボート、HTを入れたモリブデン製蒸着用ボート、BH1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、BD1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、本発明の化合物(1−1)を入れたモリブデン製蒸着用ボート、Liqを入れたモリブデン製蒸着用ボート、マグネシウムを入れたモリブデン製蒸着用ボートおよび銀を入れたモリブデ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、HI1が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚40nmになるように蒸着して1層目の正孔注入層を形成し、さらにHI2が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚5nmになるように蒸着して2層目の正孔注入層を形成し、次いで、HTが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚25nmになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、BH1が入った蒸着用ボートとBD1の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚20nmになるように蒸着して発光層を形成した。BH1とBD1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。各層の蒸着速度は0.01〜1nm/秒であった。次に、化合物(1−1)の入った蒸着用ボートとLiqの入った蒸着ボートの重量比がおよそ1:1になるように同時に加熱して膜厚30nmになるように蒸着して電子輸送層を形成した。電子輸送層を形成する際の蒸着速度は1nm/秒とした。
その後、Liqが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚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、マグネシウムの入ったボートと銀の入ったボートを同時に加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰極を形成した。この時、マグネシウムと銀の原子数比が10対1となるように蒸着速度を調節し、蒸着速度が0.01〜2nm/秒になるようにして有機EL素子を得た。
ITO電極を陽極、Liq/マグネシウム+銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.7V、外部量子効率は6.1%であった。また、電流密度37.5mA/cmのときに得られる輝度を初期輝度に設定し、定電流駆動試験を実施した結果、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は300時間であった。
<実施例8>
電子輸送材料である化合物(1−1)を化合物(1−61)に替えた以外は実施例7に準じた方法で有機EL素子を得た。実施例7と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.8V、外部量子効率は5.6%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は273時間であった。
<比較例4>
電子輸送材料である化合物(1−1)を化合物(A)に替えた以外は実施例7に準じた方法で有機EL素子を得た。実施例7と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.6V、外部量子効率は5.3%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は186時間であった。
実施例9および比較例5に係る有機EL素子を作製し、それぞれ1000cd/m発光時の駆動電圧(V)および外部量子効率(%)を測定した後、電流密度37.5mA/cmの定電流駆動したときの輝度保持率を測定した。
作製した実施例9および比較例5に係る有機EL素子における、各層の材料構成を下記表7に示す。
表7において化合物(D)は4−(4−(10−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)アントラセン−9−イル)フェニル)ピリジン(この化合物のTgは検出されなかった)である。以下に化学構造を示す。
<実施例9>
<化合物(1−691)を電子輸送材料に用いた素子>
スパッタリングにより180nmの厚さに製膜したITOを150nm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、HI1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、HI2を入れたモリブデン製蒸着用ボート、HTを入れたモリブデン製蒸着用ボート、BH1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、BD1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、本発明の化合物(1−691)を入れたモリブデン製蒸着用ボート、Liqを入れたモリブデン製蒸着用ボート、マグネシウムを入れたモリブデン製蒸着用ボートおよび銀を入れたモリブデ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、HI1が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚40nmになるように蒸着して1層目の正孔注入層を形成し、さらにHI2が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚5nmになるように蒸着して2層目の正孔注入層を形成し、次いで、HTが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚25nmになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、BH1が入った蒸着用ボートとBD1の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚20nmになるように蒸着して発光層を形成した。BH1とBD1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。各層の蒸着速度は0.01〜1nm/秒であった。次に、化合物(1−691)の入った蒸着用ボートを加熱して膜厚30nmになるように蒸着して電子輸送層を形成した。電子輸送層を形成する際の蒸着速度は1nm/秒とした。
その後、Liqが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚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、マグネシウムの入ったボートと銀の入ったボートを同時に加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰極を形成した。この時、マグネシウムと銀の原子数比が10対1となるように蒸着速度を調節し、蒸着速度が0.01〜2nm/秒になるようにして有機EL素子を得た。
ITO電極を陽極、Liq/マグネシウム+銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.3V、外部量子効率は4.4%であった。また、電流密度37.5mA/cmのときに得られる輝度を初期輝度に設定し、定電流駆動試験を実施した結果、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は218時間であった。
<比較例5>
電子輸送材料である化合物(1−691)を化合物(D)に替えた以外は実施例9に準じた方法で有機EL素子を得た。実施例9と同様にして、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.5V、外部量子効率は4.5%であった。また、初期輝度の80%以上の輝度を保持する時間は15時間であった。
本発明の一般式(1)で表されるアントラセン誘導体を用いた有機EL素子は、駆動電圧が低く、長寿命である。このため、長期間の継続使用が想定される有機EL素子として有用である。
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 (11)

  1. 下記式(2−e1)、式(2−f1)または式(3−c)で表される、アントラセン誘導体。
    各式中、Phはフェニレン基であり、Pyはピリジル基であり、R およびR は炭素数8〜20の直鎖アルキル基であり、1bは0または1である。
  2. 下記式(1−1)、式(1−7)、式(1−37)、式(1−43)、式(1−61)、式(1−534)、式(1−535)、式(1−690)、または式(1−691)で表される、請求項1に記載のアントラセン誘導体。
  3. 請求項1または2に記載のアントラセン誘導体の自己組織化材料。
  4. 請求項に記載の自己組織化材料を含有する電子輸送材料。
  5. 陽極および陰極からなる一対の電極と、請求項1または2に記載のアントラセン誘導体を含有する有機層とを有する、有機電界発光素子。
  6. (1)前記アントラセン誘導体を含有する有機層を0.01〜20.0nm/秒で蒸着形成すること、および/または、(2)有機電界発光素子を作製中または作製後に、室温以上、かつ、素子を構成する材料の内の最も低いガラス転移温度Tg以下の温度範囲で熱処理を施すことにより自己組織化したアントラセン誘導体を含有する、請求項に記載の有機電界発光素子。
  7. 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る発光層と、前記陰極と該発光層との間に配置され、請求項に記載の電子輸送材料を含有する電子輸送層および/または電子注入層とを有する、有機電界発光素子。
  8. 前記電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、さらに、キノリノール系金属錯体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、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、請求項に記載する有機電界発光素子。
  9. 前記電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、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7またはに記載する有機電界発光素子。
  10. 請求項5〜9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。
  11. 請求項5〜9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。
JP2014084379A 2014-04-16 2014-04-16 アントラセン誘導体および有機el素子 Active JP6349902B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014084379A JP6349902B2 (ja) 2014-04-16 2014-04-16 アントラセン誘導体および有機el素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014084379A JP6349902B2 (ja) 2014-04-16 2014-04-16 アントラセン誘導体および有機el素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015203027A JP2015203027A (ja) 2015-11-16
JP6349902B2 true JP6349902B2 (ja) 2018-07-04

Family

ID=54596691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014084379A Active JP6349902B2 (ja) 2014-04-16 2014-04-16 アントラセン誘導体および有機el素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6349902B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6610447B2 (ja) * 2016-06-22 2019-11-27 Jnc株式会社 自己組織化し得る多環式芳香族化合物およびそれを用いた有機el素子
JP7325731B2 (ja) 2018-08-23 2023-08-15 国立大学法人九州大学 有機エレクトロルミネッセンス素子

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2618370B2 (ja) * 1994-12-14 1997-06-11 キヤノン株式会社 El素子の駆動方法
JP4996794B2 (ja) * 2000-08-10 2012-08-08 三井化学株式会社 炭化水素化合物、有機電界発光素子用材料および有機電界発光素子
KR100624407B1 (ko) * 2003-01-02 2006-09-18 삼성에스디아이 주식회사 디페닐안트라센 유도체 및 이를 채용한 유기 전계 발광 소자
CN1737080A (zh) * 2005-09-08 2006-02-22 复旦大学 一类芴的寡聚物电致发光材料及其合成方法
JP5353233B2 (ja) * 2007-12-27 2013-11-27 Jnc株式会社 ピリジルフェニル基を有するアントラセン誘導体化合物及び有機電界発光素子
KR101650595B1 (ko) * 2008-09-24 2016-08-23 호도가야 가가쿠 고교 가부시키가이샤 치환된 안트라센환 구조와 피리도인돌환 구조를 가지는 화합물 및 유기 전계 발광 소자
KR20120057198A (ko) * 2010-11-26 2012-06-05 엘지디스플레이 주식회사 청색 형광 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
TW201245408A (en) * 2011-04-08 2012-11-16 Du Pont Electronic device
KR101561730B1 (ko) * 2012-02-06 2015-10-22 주식회사 엘지화학 질소원소를 함유한 헤테로고리 유도체 및 이를 이용한 유기 전자 소자

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015203027A (ja) 2015-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6611825B2 (ja) 多環芳香族化合物
JP5617398B2 (ja) ベンゾフルオレン化合物、該化合物を用いた発光層用材料および有機電界発光素子
JP5786578B2 (ja) 発光層用材料およびこれを用いた有機電界発光素子
JP5556168B2 (ja) ピリジルナフチル基を有するアントラセン誘導体及び有機電界発光素子
JP5233228B2 (ja) ベンゾフルオレン化合物、該化合物を用いた発光層用材料及び有機電界発光素子
JP5353233B2 (ja) ピリジルフェニル基を有するアントラセン誘導体化合物及び有機電界発光素子
JP5780132B2 (ja) ベンゾフルオレン化合物、該化合物を用いた発光層用材料および有機電界発光素子
JP6156389B2 (ja) ベンゾフルオレン化合物、該化合物を用いた発光層用材料および有機電界発光素子
JP5824827B2 (ja) ベンゾフルオレン化合物、該化合物を用いた発光層用材料および有機電界発光素子
JP5834442B2 (ja) ベンゾフルオレン化合物、該化合物を用いた発光層用材料および有機電界発光素子
WO2018110497A1 (ja) 多環芳香族アミノ化合物
JP6341315B2 (ja) 発光層用材料およびこれを用いた有機電界発光素子
JP6464985B2 (ja) 自己組織化し得る多環式芳香族化合物およびそれを用いた有機el素子
JP2012094823A (ja) ピリジルフェニル置換アントラセン化合物および有機電界発光素子
JP5794155B2 (ja) 新規な2,7−ビスアントリルナフタレン化合物およびこれを用いた有機電界発光素子
JP5783173B2 (ja) 電子受容性窒素含有へテロアリールを含む置換基を有するカルバゾール化合物および有機電界発光素子
JP5402128B2 (ja) ビピリジル基を有するアントラセンまたはナフタレン誘導体化合物および有機電界発光素子
JP6349902B2 (ja) アントラセン誘導体および有機el素子
JP6638517B2 (ja) 自己組織化し得る多環式芳香族化合物およびそれを用いた有機el素子
JP5949354B2 (ja) 電子受容性窒素含有へテロアリールを含む置換基を有するカルバゾール化合物および有機電界発光素子
JP6610447B2 (ja) 自己組織化し得る多環式芳香族化合物およびそれを用いた有機el素子

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171026

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180508

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180521

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6349902

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250