JP6752226B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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Description

本発明は、各種の表示装置に好適な自発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と略称する)に関するものであリ、詳しくは特定のアリールアミン化合物および特定のインデノインドール化合物または特定のカルバゾール化合物(および特定のアントラセン誘導体)を用いた有機EL素子に関する。
有機EL素子は自己発光性素子であるため、液晶素子にくらべて明るく視認性に優れ、鮮明な表示が可能である。そのため、活発な研究がなされてきた。
1987年にイーストマン・コダック社のC.W.Tangらは各種の役割を各材料に分担した積層構造素子を開発し、有機材料を用いた有機EL素子を実用的なものにした。有機EL素子は、電子を輸送することのできる蛍光体と正孔を輸送することのできる有機物とを積層して形成される。これにより、両方の電荷を蛍光体の層の中に注入して発光させ、10V以下の電圧で1000cd/m以上の高輝度が得られるようになった(特許文献1および特許文献2参照)。
現在まで、有機EL素子の実用化のために多くの改良がなされている。例えば、積層構造の各種の役割をさらに細分化して、基板上に順次に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層および陰極を設けた電界発光素子がある。かかる電界発光素子によって高効率と耐久性が達成されるようになってきた。
また、発光効率の更なる向上を目的として三重項励起子の利用が試みられ、燐光発光性化合物の利用が検討されている。更に、熱活性化遅延蛍光(TADF)による発光を利用する素子も開発されている。2011年に九州大学の安達らは、熱活性化遅延蛍光材料を用いた素子によって5.3%の外部量子効率を実現させた。
発光層は、一般的にホスト材料と称される電荷輸送性の化合物に、蛍光性化合物、燐光発光性化合物または遅延蛍光を放射する材料をドープして作製することもできる。有機EL素子における有機材料の選択は、その素子の効率や耐久性など諸特性に大きな影響を与える。
有機EL素子では、両電極から注入された電荷が発光層で再結合して発光が得られる。そのため、有機EL素子では、正孔、電子の両電荷を如何に効率良く発光層に受け渡すかが重要であり、キャリアバランスに優れた素子とする必要がある。また、正孔注入性を高め、陰極から注入された電子をブロックする電子阻止性を高めることによって、正孔と電子が再結合する確率を向上させ、更には発光層内で生成した励起子を閉じ込めることによって、高発光効率を得ることができる。そのため、正孔輸送材料の果たす役割は重要であり、正孔注入性が高く、正孔の移動度が大きく、電子阻止性が高く、さらには電子に対する耐久性が高い正孔輸送材料が求められている。
また、素子寿命の観点からは、材料の耐熱性やアモルファス性も重要である。耐熱性が低い材料では、素子駆動時に生じる熱により、低温でも熱分解が起こり、材料が劣化する。アモルファス性が低い材料では、短時間でも薄膜の結晶化が起こり、素子が劣化する。そのため使用する材料には耐熱性が高く、アモルファス性が良好な性質が求められる。
これまで有機EL素子の正孔輸送材料としては、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(α−ナフチル)ベンジジン(NPD)や種々の芳香族アミン誘導体が知られていた(特許文献1及び特許文献2参照)。NPDは良好な正孔輸送能力を持っているが、耐熱性の指標となるガラス転移点(Tg)が96℃と低く、高温条件下では結晶化による素子特性の低下が起こる。また、特許文献1および特許文献2に記載の芳香族アミン誘導体の中には、正孔の移動度が10−3cm/Vs以上と優れた移動度を有する化合物があるが、かかる芳香族アミン誘導体は、電子阻止性が不十分である。そのため、かかる芳香族アミン誘導体を用いて形成された有機EL素子では、電子の一部が発光層を通り抜け、発光効率の向上が期待できない。従って、更なる高効率化のため、より電子阻止性が高く、薄膜がより安定で耐熱性の高い材料が求められていた。また、特許文献3には、耐久性の高い芳香族アミン誘導体が開示されているが、かかる芳香族アミン誘導体は、電子写真感光体の電荷輸送材料として使用されたものであり、有機EL素子に使用された例はない。
耐熱性や正孔注入性などの特性を改良した化合物として、特許文献4および特許文献5には、置換カルバゾール構造を有するアリールアミン化合物が開示されている。しかしながら、かかる化合物を正孔注入層または正孔輸送層に用いた素子では、耐熱性や発光効率などの改良はされているものの、未だ十分とはいえず、さらなる低駆動電圧化や、さらなる高発光効率化が求められている。
このように、有機EL素子の素子特性の改善や素子作製の歩留まり向上のために、正孔の注入・輸送性能、電子の注入・輸送性能、薄膜状態の安定性または耐久性に優れた材料を組み合わせ、発光効率が高く、駆動電圧が低く、長寿命な素子を実現することが求められている。
特開平8−048656号公報 特許第3194657号公報 特許第4943840号公報 特開2006−151979号公報 WO2008/62636号公報 特表2014−513064号公報 WO2011/059000号公報 WO2003/060956号公報 韓国公開特許2013−060157号公報 特開平7−126615号公報 特開2005−108804号公報
本発明の目的は、有機EL素子用の材料として、正孔の注入・輸送性能、電子の注入・輸送性能、電子阻止能力、薄膜状態の安定性または耐久性に優れた有機EL素子用の各種材料を、それぞれの材料が有する特性が効果的に発現できるように組み合わせることで、(1)発光効率および電力効率が高く、(2)実用駆動電圧が低く、特に(3)長寿命である有機EL素子を提供することである。
本発明者らは、上記の目的を達成するために、アリールアミン系材料が正孔の注入・輸送能力、薄膜状態の安定性および耐久性に優れていることに着目した。そして、かかる材料を用いて形成された正孔輸送層は、発光層へ正孔を効率良く注入・輸送できると考えた。また、インデノインドール環構造を有する化合物およびカルバゾール環構造を有する化合物が、発光効率に優れていることに着目した。そして、かかる化合物を発光層の材料として選択し、更に、発光層の材料の特性に合わせてキャリアバランスがとれるように正孔輸送材料を組み合わせ、種々の有機EL素子を作製し、素子の特性評価を鋭意行なった。
また、本発明者らは、アントラセン環構造を有する化合物が電子の注入・輸送能力、薄膜の安定性および耐久性に優れていることに着目し、上記の正孔輸送層の材料および発光層の材料に、電子輸送層の材料として、特定のアントラセン環構造を有する化合物を組み合わせ、発光層への電子の注入・輸送効率を高め、キャリアバランスがさらに発光層の材料の特性に合うようした。そして、素子の特性評価を鋭意行なった。
さらにまた、正孔輸送層を第一正孔輸送層と第二正孔輸送層の2層構造とし、第二正孔輸送層には、電子阻止性に優れた上記アリールアミン系の材料を使用し、また、発光層へ正孔を効率良く注入・輸送できるように、第一正孔輸送層の材料として特定の2種類のアリールアミン化合物を選択し、即ち、キャリアバランスの精緻化された材料の組合せを選択して、種々の有機EL素子を作製した。そして、素子の特性評価を鋭意行なった。その結果、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明によれば、
1)少なくとも陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び陰極をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記正孔輸送層が、下記一般式(1)で表されるアリールアミン化合物を含有し、
前記発光層が、下記一般式(2)で表されるインデノインドール化合物または下記一般式(3)で表されるカルバゾール化合物を含有することを特徴とする有機EL素子が提供される。
式中、
Ar〜Arは、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基、
芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。
式中、
は、芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基、縮合多
環芳香族の2価基または単結合を表し、
Arは、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香
族基を表し、
〜Rは、同一でも異なってもよく、水素原子;重水素原子;
フッ素原子;塩素原子;シアノ基;ニトロ基;炭素原子数1〜6の
アルキル基;炭素原子数5〜10のシクロアルキル基;炭素原子数
2〜6のアルケニル基;炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基;炭
素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基;芳香族炭化水素基;
芳香族複素環基;縮合多環芳香族基;アリールオキシ基;または芳
香族炭化水素基、芳香族複素環基もしくは縮合多環芳香族基から選
ばれる基によって置換されたジ置換アミノ基;を表し、R〜R
、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄
原子を介して互いに結合して環を形成してもよく、R〜Rは、単
結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子
を介して互いに結合して環を形成してもよく、さらに、R〜R
一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に、R〜Rの他の基が
、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子、硫黄原子またはモ
ノアリールアミノ基を介して結合して環を形成してもよく、R〜R
の一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に、R〜Rの他の
基が、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子、硫黄原子また
はモノアリールアミノ基を介して結合して環を形成してもよい。
とR10は、同一でも異なってもよく、炭素原子数1〜6のア
ルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香
族基を表し、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子
または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよい。
式中、
は、芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基、縮合多
環芳香族の2価基または単結合を表し、
Arは、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香
族基を表し、
11〜R18は、同一でも異なってもよく、水素原子;重水素原
子;フッ素原子;塩素原子;シアノ基;ニトロ基;炭素原子数1〜
6のアルキル基;炭素原子数5〜10のシクロアルキル基;炭素原
子数2〜6のアルケニル基;炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基
;炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基;芳香族炭化水素
基;芳香族複素環基;縮合多環芳香族基;アリールオキシ基;また
は芳香族炭化水素基、芳香族複素環基もしくは縮合多環芳香族基か
ら選ばれる基によって置換されたジ置換アミノ基;を表し、R11
14は、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子また
は硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよく、R15〜R
18は、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または
硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよく、さらに、R
〜R14の一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に、R11〜R
14の他の基が、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子、硫黄
原子またはモノアリールアミノ基を介して結合して環を形成しても
よく、R15〜R18の一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に
、R15〜R18の他の基が、置換もしくは無置換のメチレン基、酸
素原子、硫黄原子またはモノアリールアミノ基を介して結合して環
を形成してもよい。
本発明の有機EL素子の好適な態様は以下の通りである。
2)前記電子輸送層が、下記一般式(4)で表されるアントラセン誘導体を含有する。
式中、
は、芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基、縮合多
環芳香族の2価基または単結合を表し、
Bは、芳香族複素環基を表し、
Cは、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基又は縮合多環芳香族基
を表し、Cが2つあるとき、2つのCは同一でも異なってもよく、
Dは、同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素
原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数1
〜6のアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合
多環芳香族基を表し、
pとqの和が9であるという条件の下、pは7または8を表し、
qは1または2を表す。
3)前記アントラセン誘導体が、下記一般式(4a)で表される。
式中、
は、前記一般式(4)に記載した通りの意味であり、
Ar〜Ar10は、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基
、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表し、
19〜R25は、同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原
子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜
6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基、炭素原
子数2〜6のアルケニル基、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基
、炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基、芳香族炭化水素
基、芳香族複素環基、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基を
表し、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または
硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよく、
〜Xは、同一でも異なってもよく、炭素原子または窒素原子
を表し、X〜Xのいずれか1つのみが窒素原子であり、この場合
の窒素原子はR19〜R22の水素原子もしくは置換基を有さないも
のとする。
4)前記アントラセン誘導体が、下記一般式(4b)で表される。
式中、
は、前記一般式(4)に記載した通りの意味であり、
Ar11〜Ar13は、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素
基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。
5)前記アントラセン誘導体が、下記一般式(4c)で表される。
式中、
は、前記一般式(4)に記載した通りの意味であり、
Ar14〜Ar16は、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素
基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表し、
26は、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ
基、ニトロ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜1
0のシクロアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基、炭素原
子数1〜6のアルキルオキシ基、炭素原子数5〜10のシクロアル
キルオキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、縮合多環芳香
族基またはアリールオキシ基を表す。
6)前記正孔輸送層が、第一正孔輸送層および第二正孔輸送層の2層構造を有しており、、該第二正孔輸送層が、前記発光層側に位置しており且つ前記一般式(1)で表されるアリールアミン化合物を含有する。
7)前記発光層が、赤色の発光材料を含有する。
8)前記発光層が、燐光性の発光材料を含有する。
9)前記燐光性の発光材料が、イリジウム又は白金を含む金属錯体である。
前記一般式(1)で表されるアリールアミン化合物(以下、アリールアミン化合物Iと呼ぶことがある。)は、従来の正孔輸送材料より、正孔の注入・輸送性能および電子阻止性が高い。さらに、薄膜状態が安定であり、耐熱性にも優れている。そのため、正孔輸送層の構成材料として好適である。また、正孔注入層又は電子阻止層の構成材料としても使用することができる。
また、本発明では、前記一般式(2)で表されるインデノインドール化合物(以下、インデノインドール化合物IIと呼ぶことがある。)および前記一般式(3)で表されるカルバゾール化合物(以下、カルバゾール化合物IIIと呼ぶことがある。)が発光層の構成材料として、好適には発光層のホスト材料として、特に好適には燐光性の発光材料を有する発光層のホスト材料として好適に使用される。インデノインドール化合物II及びカルバゾール化合物IIIは、従来の材料に比べて発光効率に優れているからである。
更に、本発明では、前記一般式(4)で表されるアントラセン誘導体(以下、アントラセン誘導体IVと呼ぶことがある。)が電子輸送層の構成材料として好適に使用される。アントラセン誘導体IVは、電子の注入および輸送能力に優れており、さらに薄膜状態の安定性や耐久性に優れているからである。
上述のように、本発明では、正孔の注入・輸送性能、電子の注入・輸送性能、薄膜状態の安定性、耐久性等に優れた材料を選択し、特定の構造の材料を使用した発光層に対し、キャリアバランスを考慮し、特定の構造を有するアリールアミン化合物を使用した正孔輸送層を組み合わせている。これにより、本発明の有機EL素子では、従来の有機EL素子に比べて、正孔輸送層から発光層へ正孔を効率良く輸送することができる。また、好適な態様としては、かかる構造の有機EL素子において、更に、特定の構造を有するアントラセン誘導体を使用した電子輸送層を設けるという態様がある。これにより、電子輸送層から発光層への電子輸送効率も向上する。
このように、本発明では、高発光効率、低駆動電圧であって、耐久性に優れ、特に長寿命の有機EL素子を実現している。
素子実施例および素子比較例における有機EL素子の構成を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−1〜1−10の構造式を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−11〜1−18の構造式を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−19〜1−28の構造式を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−29〜1−36の構造式を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−37〜1−44の構造式を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−45〜1−52の構造式を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−53〜1−60の構造式を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−61〜1−68の構造式を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−69〜1−76の構造式を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−77〜1−84の構造式を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−85〜1−94の構造式を示す図である。 アリールアミン化合物Iである化合物1−95〜1−100の構造式を示す図である。 インデノインドール化合物IIである化合物2−1〜2−8の構造式を示す図である。 インデノインドール化合物IIである化合物2−9〜2−15の構造式を示す図である。 カルバゾール化合物IIIである化合物3−1〜3−8の構造式を示す図である。 カルバゾール化合物IIIである化合物3−9〜3−16の構造式を示す図である。 カルバゾール化合物IIIである化合物3−17〜3−23の構造式を示す図である。 アントラセン誘導体IVである化合物4a−1〜4a−8の構造式を示す図である。 アントラセン誘導体IVである化合物4a−9〜4a−16の構造式を示す図である。 アントラセン誘導体IVである化合物4a−17〜4a−20の構造式を示す図である。 アントラセン誘導体IVである化合物4b−1〜4b−8の構造式を示す図である。 アントラセン誘導体IVである化合物4b−9〜4b−16の構造式を示す図である。 アントラセン誘導体IVである化合物4c−1〜4c−6の構造式を示す図である。 アントラセン誘導体IVである化合物4c−7〜4c−12の構造式を示す図である。 アントラセン誘導体IVである化合物4c−13〜4c−18の構造式を示す図である。 アントラセン誘導体IVである化合物4c−19〜4c−24の構造式を示す図である。 アントラセン誘導体IVである化合物4c−25〜4c−30の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物Vである化合物5−1〜5−8の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物Vである化合物5−9〜5−16の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物Vである化合物5−17〜5−23の構造式を示す図である。 トリアリールアミン構造を2個有するトリアリールアミン化合物のうち、トリアリールアミン化合物V以外の化合物の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物VIである化合物6−1〜6−3の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物VIである化合物6−4〜6−6の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物VIである化合物6−7〜6−10の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物VIである化合物6−11〜6−14の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物VIである化合物6−15〜6−17の構造式を示す図である。
本発明の有機EL素子は、基板上に少なくとも陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および陰極がこの順に設けられた基本構造を有している。
このような基本構造を有している限り、本発明の有機EL素子の層構造は種々の態様を採ることができる。例えば、陽極と正孔輸送層の間に正孔注入層を設けること、正孔輸送層と発光層の間に電子阻止層を設けること、発光層と電子輸送層の間に正孔阻止層を設けること、電子輸送層と陰極の間に電子注入層を設けることなどが可能である。更に、有機層を何層か省略あるいは兼ねることが可能である。例えば正孔注入層と正孔輸送層を兼ねた構成とすること、電子注入層と電子輸送層を兼ねた構成とすることなどが可能である。また、同一の機能を有する有機層を2層以上積層した構成とすることが可能である。例えば、正孔輸送層を2層積層した構成、発光層を2層積層した構成、電子輸送層を2層積層した構成などが可能である。図1には、後述する実施例で採用された層構成が示されており、即ち、ガラス基板1上に透明陽極2、正孔注入層3、第一正孔輸送層4a、第二正孔輸送層4b、発光層5、電子輸送層6、電子注入層7および陰極8がこの順に形成された層構成が示されている。
各層の詳細な説明は後述するが、本発明では、正孔輸送層が、一般式(1)で表されるアリールアミン化合物Iを含有しており、更に、発光層が、一般式(2)で表されるインデノインドール化合物IIまたは一般式(3)で表されるカルバゾール化合物IIIを含有している点に重要な特徴を有する。以下、アリールアミン化合物I、インデノインドール化合物IIおよびカルバゾール化合物IIIについて説明する。
<アリールアミン化合物I>
正孔輸送層に含有されているアリールアミン化合物Iは、下記一般式(1)で表される構造を有する。
(Ar〜Ar
Ar〜Arは、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。本願明細書において、縮合多環芳香族基は、その骨格にヘテロ原子(例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子など)を有していない。
Ar〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、具体的に、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、フリル基、ピロリル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基、カルボリニル基、キナゾリニル基、ベンゾキナゾリニル基、ピリドピリミジニル基などを挙げることができる。
Ar〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基は、無置換でもよいが置換基を有していてもよい。置換基としては、重水素原子、シアノ基、ニトロ基の他に、例えば以下の基を挙げることができる。
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;
炭素原子数1〜6のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、n−
プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ter
t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、
n−ヘキシル基;
炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基、例えばメチルオキシ基、エ
チルオキシ基、プロピルオキシ基;
アルケニル基、例えばビニル基、アリル基;
アリールオキシ基、例えばフェニルオキシ基、トリルオキシ基;
アリールアルキルオキシ基、例えばベンジルオキシ基、フェネチル
オキシ基;
芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基、例えばフェニル基、ビ
フェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、
フェナントレニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、イ
ンデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリ
フェニレニル基;
芳香族複素環基、例えばピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニ
ル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、キノリル基、イソキノリ
ル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバ
ゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリ
ニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基
、ジベンゾチエニル基、カルボリニル基;
アリールビニル基、例えばスチリル基、ナフチルビニル基;
アシル基、例えばアセチル基、ベンゾイル基;
尚、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基およびアルケニル基は、直鎖状でも分岐状でもよい。これらの置換基は、無置換でもよいが、さらに前記例示した置換基で置換されていても良い。また、これらの置換基は、独立して存在し、環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
(好適な態様)
以下、アリールアミン化合物Iの好適な態様を説明する。かかる好適な態様の説明において、置換/無置換の指定がない基は、置換基を有していても無置換でもよい。
Ar、Arは、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基が好ましい。具体的には、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フェナントレニル基、アントラセニル基またはフルオレニル基が好ましく、フェニル基またはビフェニリル基がより好ましい。これらの基は、同一でも異なってもよいが、同一であることが好ましい。また、蒸着性の観点から、無置換であることがより好ましい。
Arとしては、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基が好ましい。フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フェナントレニル基、アントラセニル基またはフルオレニル基がより好ましい。フェニル基またはビフェニリル基が特に好ましい。ここで、フェニル基が有していてもよい置換基としては、縮合多環芳香族基が好ましく、ナフチル基、フェナントレニル基またはアントラセニル基がより好ましく、ナフチル基が特に好ましい。
Ar、Arは、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基が好ましい。蒸着性の観点から、ArまたはArの炭素数は6〜30であることが好ましく、6〜25であることがより好ましい。具体的には、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基またはトリフェニレニル基が好ましく、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオレニル基またはスピロビフルオレニル基がより好ましい。ここで、フェニル基が有していてもよい置換基としては、ナフチル基が好ましい。フルオレニル基が有してもよい置換基としては、メチル基又はフェニル基が好ましい。
アリールアミン化合物Iの好適な具体例を図2〜図13に示すが、アリールアミン化合物Iはこれらの化合物に限定されるものではない。
アリールアミン化合物Iは、公知の方法により合成することができ、例えば鈴木カップリング等のクロスカップリングにより製造することができる。
アリールアミン化合物Iの精製は、カラムクロマトグラフによる精製、シリカゲル、活性炭、活性白土などによる吸着精製、溶媒による再結晶や晶析法などによって行うことができる。最終的には、昇華精製などによる精製を行ってもよい。化合物の同定は、NMR分析によって行うことができる。物性値として、ガラス転移点(Tg)と仕事関数の測定を行うことができる。
ガラス転移点(Tg)は薄膜状態の安定性の指標となる。ガラス転移点(Tg)は、粉体を用いて高感度示差走査熱量計(ブルカー・エイエックスエス製、DSC3100SA)により測定することができる。
仕事関数は正孔輸送性の指標となる。仕事関数は、ITO基板の上に100nmの薄膜を作製して、イオン化ポテンシャル測定装置(住友重機械工業株式会社、PYS−202)によって求めることができる。
アリールアミン化合物I以外の本発明の有機EL素子に用いられる化合物(例えば後述するインデノインドール化合物II、カルバゾール化合物III、アントラセン誘導体IV、トリアリールアミン化合物V、トリアリールアミン化合物VIなど)についても、合成後、同様の方法により精製および各種測定をすることができる。
<インデノインドール化合物II>
発光層に含有されるインデノインドール化合物IIは、下記一般式(2)で表される構造を有する。
(A
は、芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基、縮合多環芳香族の2価基または単結合を表す。
本明細書において、芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基または縮合多環芳香族の2価基は、芳香族炭化水素、芳香族複素環または縮合多環芳香族から水素原子を2個取り除いてできる2価基を表す。
で表される芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基または縮合多環芳香族の2価基における芳香族炭化水素、芳香族複素環または縮合多環芳香族としては、具体的に、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、テトラキスフェニル、スチレン、ナフタレン、アントラセン、アセナフタレン、フルオレン、フェナントレン、インダン、ピレン、トリフェニレン、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、ピロール、フラン、チオフェン、キノリン、イソキノリン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、インドリン、カルバゾール、カルボリン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ピラゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ナフチリジン、フェナントロリン、アクリジンなどを挙げることができる。
で表される芳香族炭化水素基の2価基、芳香族複素環の2価基または縮合多環芳香族の2価基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
(Ar
Arは、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。
Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
(R〜R
〜Rは、同一でも異なってもよく、水素原子;重水素原子;フッ素原子;塩素原子;シアノ基;ニトロ基;炭素原子数1〜6のアルキル基;炭素原子数5〜10のシクロアルキル基;炭素原子数2〜6のアルケニル基;炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基;炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基;芳香族炭化水素基;芳香族複素環基;縮合多環芳香族基;アリールオキシ基;または芳香族炭化水素基、芳香族複素環基もしくは縮合多環芳香族基から選ばれる基によって置換されたジ置換アミノ基;を表す。炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基および炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基は、直鎖状でも分岐状でもよい。
〜Rは、独立して存在して環を形成していなくてもよいが、例えば図15の化合物2−14や2−15のように、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。同様に、R〜Rは、独立して存在して環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。尚、R〜Rがジ置換アミノ基である場合、環形成には、ジ置換アミノ基中の芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が寄与する。
また、例えば図14に示されている化合物のように、R〜Rの一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に、R〜Rの他の基が、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子、硫黄原子またはモノアリールアミノ基を介して結合して環を形成してもよい。同様に、R〜Rの一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に、R〜Rの他の基が、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子、硫黄原子またはモノアリールアミノ基を介して結合して環を形成してもよい。尚、R〜Rがジ置換アミノ基である場合、ベンゼン環との環形成には、ジ置換アミノ基中の芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が寄与する。
連結基の一つであるモノアリールアミノ基に関し、モノアリールアミノ基が有するアリール基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。この場合のアリール基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
〜Rで表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基または炭素原子数2〜6のアルケニル基としては、具体的に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基など;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基など;ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基など;を挙げることができる。
〜Rで表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基または炭素原子数2〜6のアルケニル基は、無置換でもよいが置換基を有していてもよい。置換基としては、重水素原子、シアノ基、ニトロ基の他に、例えば以下の基を挙げることができる。
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;
炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基、例えばメチルオキシ基、エ
チルオキシ基、プロピルオキシ基;
アルケニル基、例えばビニル基、アリル基;
アリールオキシ基、例えばフェニルオキシ基、トリルオキシ基;
アリールアルキルオキシ基、例えばベンジルオキシ基、フェネチル
オキシ基;
芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基、例えばフェニル基、ビ
フェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、
フェナントレニル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、
ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基;
芳香族複素環基、例えばピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニ
ル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、キノリル基、イソキノリ
ル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバ
ゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリ
ニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基
、ジベンゾチエニル基、カルボリニル基;
芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基で置換されたジ置換アミ
ノ基、例えばジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基;
芳香族複素環基で置換されたジ置換アミノ基、例えばジピリジルア
ミノ基、ジチエニルアミノ基;
芳香族炭化水素基、縮合多環芳香族基または芳香族複素環基から選
択される置換基で置換されたジ置換アミノ基;
尚、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基およびアルケニル基は、直鎖状でも分枝状でもよい。これらの置換基は、無置換でもよいが、さらに前記例示した置換基が置換されていても良い。また、これらの置換基は、独立して存在し、環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
〜Rで表される炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基または炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基としては、具体的に、メチルオキシ基、エチルオキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基、シクロオクチルオキシ基、1−アダマンチルオキシ基、2−アダマンチルオキシ基などを挙げることができる。
〜Rで表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてもよい。置換基としては、前記R〜Rで表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基又は炭素原子数2〜6のアルケニル基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
〜Rで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
〜Rで表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
〜Rで表されるアリールオキシ基としては、具体的に、フェニルオキシ基、ビフェニリルオキシ基、ターフェニリルオキシ基、ナフチルオキシ基、アントラセニルオキシ基、フェナントレニルオキシ基、フルオレニルオキシ基、インデニルオキシ基、ピレニルオキシ基、ペリレニルオキシ基などを挙げることができる。
〜Rで表されるアリールオキシ基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
〜Rで表されるされたジ置換アミノ基が置換基として有する芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
〜Rで表されるジ置換アミノ基における芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
(R、R10
、R10は、同一でも異なってもよく、炭素原子数1〜6のアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。炭素原子数1〜6のアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよい。
これらの基は、独立して存在して環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
、R10で表される炭素原子数1〜6のアルキル基としては、前記R〜Rで表される炭素原子数1〜6のアルキル基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
、R10で表される炭素原子数1〜6のアルキル基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記R〜Rで表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基または炭素原子数2〜6のアルケニル基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
、R10で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
、R10で表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
(好適な態様)
以下、インデノインドール化合物IIの好適な態様を説明する。かかる好適な態様の説明において、置換/無置換の指定がない基は、置換基を有していても無置換でもよい。
としては、芳香族炭化水素の2価基、縮合多環芳香族の2価基または単結合が好ましく、ベンゼン、ビフェニルもしくはナフタレンから水素原子を2個取り除いてできる2価基または単結合がより好ましく、ベンゼンから水素原子を2個取り除いてできる2価基または単結合が特に好ましい。
Arとしては、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基または芳香族複素環基が好ましい。芳香族複素環基としては、含窒素芳香族複素環基が好ましく、トリアジニル基、キナゾリニル基、ベンゾキナゾリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリドピリミジニル基、ナフチリジニル基、ピリジル基、キノリル基またはイソキノリル基がより好ましく、キナゾリニル基またはベンゾキナゾリニル基が特に好ましく、ベンゾキナゾリニル基が最も好ましい。キナゾリニル基またはベンゾキナゾリニル基は、置換基としてフェニル基を有することが好ましい。
例えば下記式(2a)〜(2c)のように、R〜Rのうちいずれか一つが芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基であり、R〜Rの一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に、かかる芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子、硫黄原子、モノアリールアミノ基などの連結基を介して結合して環を形成する態様が好ましい。この場合の芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、フェニル基、インデニル基、インドリル基、ベンゾフラニル基またはベンゾチエニル基が好ましい。ベンゼン環と共に形成する環としては、フルオレン環、カルバゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インデノインドール環、インデノベンゾフラン環、インデノベンゾチオフェン環、ベンゾフロインドール環、ベンゾチエノインドール環またはインドロインドール環が好ましく、フルオレン環、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環がより好ましい。
また、例えば下記式(2d)〜(2e)のように、R〜Rのうち隣接する2基が炭素原子数2〜6のアルケニル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基であり、かかる2基が、単結合を介して互いに結合することにより、R〜Rが結合しているベンゼン環と共に縮合環を形成する態様も好ましい。この場合の炭素原子数2〜6のアルケニル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、ビニル基またはフェニル基が好ましい。かかる2基とR〜Rが結合しているベンゼン環とで形成する環としては、ナフタレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環が好ましく、ナフタレン環またはトリフェニレン環がより好ましい。
〜Rの一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に、R〜Rの他の基が連結基を介して結合して環を形成する態様としては、下記一般式(2a)、(2b)または(2c)で表される態様が好ましく、下記一般式(2a)で表される態様が特に好ましい。また、R〜Rのうちの隣接する2基が互いに結合して環を形成する態様としては、下記一般式(2d)または(2e)で表される態様が好ましい。
式中、
Xは、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子、硫黄原子ま
たはモノアリールアミノ基を表し、
、Ar、R〜R10は、前記一般式(2)に記載した通りの
意味である。
上記一般式(2a)は、Rが脱離して空位となっている位置に、Rと隣接しているRが連結基Xを介して結合して縮合環を形成している構造を示している。
上記一般式(2b)は、Rが脱離して空位となっている位置に、Rと隣接しているRが連結基Xを介して結合して縮合環を形成している構造を有している。
上記一般式(2c)は、Rが脱離して空位となっている位置に、Rと隣接しているRが連結基Xを介して結合して縮合環を形成している構造を有している。
上記一般式(2d)は、R(ビニル基)とR(ビニル基)とが結合し、R〜Rが結合しているベンゼン環とともにナフタレン環を形成している構造を示している。
上記一般式(2e)は、R(フェニル基)とR(フェニル基)とが結合して、R〜Rが結合しているベンゼン環とともにトリフェニレン環を形成している構造を有している。
〜Rに関しては、隣接する2基または全てがビニル基であって、隣接する2つのビニル基が単結合を介して互いに結合して縮合環を形成する態様、すなわち、R〜Rが結合しているベンゼン環と共にナフタレン環またはフェナントレン環を形成する態様が好ましい。あるいは、R〜Rは、水素原子が好ましい。
、R10は、同一でも異なってもよく、炭素原子数1〜6のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
インデノインドール化合物IIの好適な具体例を図14および図15に示すが、インデノインドール化合物IIはこれらの化合物に限定されるものではない。具体例において、化合物2−1〜2−4、2−9および2−10は上記一般式(2a)に該当し、化合物2−5、2−6、2−11および2−12は上記一般式(2b)に該当し、化合物2−7および2−8は上記一般式(2c)に該当する。また、化合物2−14は上記一般式(2d)に該当し、化合物2−15は上記一般式(2e)に該当する。
インデノインドール化合物IIは、公知の方法に準じて合成することができ(特許文献6参照)、例えば後述の実施例のように、鈴木カップリング等のクロスカップリングにより合成することができる。
<カルバゾール化合物III>
発光層に含有されるカルバゾール化合物IIIは、下記一般式(3)で表される構造を有する。
(A
は、芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基、縮合多環芳香族の2価基または単結合を表す。
で表される芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基または縮合多環芳香族の2価基としては、前記一般式(2)中のAで表される芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基または縮合多環芳香族の2価基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
また、Aで表されるこれらの2価基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(2)中のAで表される、芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基または縮合多環芳香族の2価基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
(Ar
Arは芳香族炭化水素基、芳香族複素環基又は縮合多環芳香族基を表す。
Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、前記一般式(2)中のArで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
また、Arで表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(2)中のArで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
(R11〜R18
11〜R18は、同一でも異なってもよく、水素原子;重水素原子;フッ素原子;塩素原子;シアノ基;ニトロ基;炭素原子数1〜6のアルキル基;炭素原子数5〜10のシクロアルキル基;炭素原子数2〜6のアルケニル基;炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基;炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基;芳香族炭化水素基;芳香族複素環基;縮合多環芳香族基;アリールオキシ基;または芳香族炭化水素基、芳香族複素環基もしくは縮合多環芳香族基から選ばれる基によって置換されたジ置換アミノ基;を表す。炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基および炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基は、直鎖状でも分岐状でもよい。
11〜R14は、独立して存在して環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。同様に、R15〜R18は、独立して存在して環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。例えば図17の化合物3−12では、複数の置換基(2つのビニル基)が単結合を介して結合してナフタレン環を形成している。
11〜R14の一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に、R11〜R14の他の基が、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子、硫黄原子またはモノアリールアミノ基を介して結合して環を形成してもよい。同様に、R15〜R18の一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に、R15〜R18の他の基が、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子、硫黄原子またはモノアリールアミノ基を介して結合して環を形成してもよい。例えば図17の化合物3−12では、R11がベンゼン環から脱離して生じた空位に、硫黄原子を介してR12が結合して環を形成している。
連結基の一つであるモノアリールアミノ基におけるアリール基としては、前記一般式(2)中の連結基であるモノアリールアミノ基におけるアリール基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。モノアリールアミノ基におけるアリール基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(2)中の連結基であるモノアリールアミノ基におけるアリール基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
11〜R18で表される炭素原子数1〜6のアルキル基;炭素原子数5〜10のシクロアルキル基;炭素原子数2〜6のアルケニル基;炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基;炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基;芳香族炭化水素基;芳香族複素環基;縮合多環芳香族基;アリールオキシ基;または芳香族炭化水素基、芳香族複素環基もしくは縮合多環芳香族基から選ばれる基によって置換されたジ置換アミノ基;としては、前記一般式(2)中のR〜Rで表される炭素原子数1〜6のアルキル基;炭素原子数5〜10のシクロアルキル基;炭素原子数2〜6のアルケニル基;炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基;炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基;芳香族炭化水素基;芳香族複素環基;縮合多環芳香族基;アリールオキシ基;または芳香族炭化水素基、芳香族複素環基もしくは縮合多環芳香族基から選ばれる基によって置換されたジ置換アミノ基;に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
11〜R18で表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
(好適な態様)
以下、カルバゾール化合物IIIの好適な態様を説明する。かかる好適な態様の説明において、置換/無置換の指定がない基は、置換基を有していても無置換でもよい。
としては、芳香族炭化水素の2価基、縮合多環芳香族の2価基または単結合が好ましく、ベンゼン、ビフェニルもしくはナフタレンから水素原子を2個取り除いてできる2価基または単結合がより好ましく、ベンゼンから水素原子を2個取り除いてできる2価基または単結合が特に好ましい。
Arとしては、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基または芳香族複素環基が好ましく、ナフチル基または芳香族複素環基がより好ましく、芳香族複素環基が特に好ましい。芳香族複素環基としては、トリアジニル基、キナゾリニル基、ベンゾキナゾリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピリドピリミジニル基、ナフチリジニル基、ピリジル基、キノリル基またはイソキノリル基が好ましく、キナゾリニル基またはベンゾキナゾリニル基がより好ましく、キナゾリニル基が特に好ましい。キナゾリニル基またはベンゾキナゾリニル基は置換基として芳香族炭化水素基を有することが好ましい。
11〜R18に関しては、R11〜R14のうち隣接する2基が、炭素原子数2〜6のアルケニル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基であって、単結合を介して互いに結合することにより、R11〜R14が結合しているベンゼン環と共に縮合環を形成する態様が好ましい。この場合の炭素原子数2〜6のアルケニル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、ビニル基またはフェニル基が好ましい。かかる2基とR11〜R14が結合しているベンゼン環とで形成する環としては、ナフタレン環、フェナントレン環またはトリフェニレン環が好ましい。
また、例えば下記一般式(3a−1)〜(3a−4)および(3b−1)のように、R11〜R14のうちいずれか1つが芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基であり、R11〜R14の一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に、かかる芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子、硫黄原子、モノアリールアミノ基などの連結基を介して結合して環を形成する態様も好ましい。この場合の芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、フェニル基、インデニル基、インドリル基、ベンゾフラニル基またはベンゾチエニル基が好ましい。ベンゼン環と共に形成する環としては、フルオレン環、カルバゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インデノインドール環、インデノベンゾフラン環、インデノベンゾチオフェン環、ベンゾフロインドール環、ベンゾチエノインドール環またはインドロインドール環が好ましい。
この場合、R15〜R18および環形成に寄与しない残りのR11〜R14は、同一でも異なってもよく、水素又は重水素であることが好ましい。
11〜R14の一部がベンゼン環から脱離して生じた空位に、R11〜R14の他の基が連結基を介して結合して環を形成する態様としては、下記一般式(3a−1)〜(3a−4)および(3b−1)で表される態様が好ましい。
式中、
Xは、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子、硫黄原子ま
たはモノアリールアミノ基を表し、
、Ar、R11〜R18は、前記一般式(3)に記載した通り
の意味である。
上記一般式(3a−1)は、R11が脱離して空位となっている位置に、R11と隣接しているR12(置換基として2つのメチル基を有しているインデニル基)が連結基Xを介して結合して縮合環を形成している構造を示している。
上記一般式(3a−2)も、一般式(3a−1)と同様、R11が脱離して空位となっている位置に、R11と隣接しているR12(置換基として2つのメチル基を有しているインデニル基)が連結基Xを介して結合して縮合環を形成している構造を示している。
上記一般式(3a−3)はR14が脱離して空位となっている位置に、R14と隣接しているR13(置換基として2つのメチル基を有しているインデニル基)が連結基Xを介して結合して縮合環を形成している構造を示している。
上記一般式(3a−4)は、R11が脱離して空位となっている位置に、R11と隣接しているR12(置換基として2つのフェニル基を有しているインデニル基)が連結基Xを介して結合して縮合環を形成している構造を示している。
上記一般式(3b−1)は、R11が脱離して空位となっている位置に、R11と隣接しているR12(N−フェニル置換インドリル基)が連結基Xを介して結合して縮合環を形成している構造を示している。
15〜R18に関しては、隣接する2基または全てがビニル基であり、隣接する2つのビニル基が単結合を介して互いに結合して縮合環を形成する態様、すなわち、R15〜R18が結合しているベンゼン環と共にナフタレン環またはフェナントレン環を形成する態様が好ましい。
また、R15〜R18のいずれか1つが芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基、特に芳香族炭化水素基である態様も好ましい。R15〜R18のいずれか1つが、フルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基またはジベンゾチエニル基であることが好ましく、R16がフルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基またはジベンゾチエニル基であって、R15、R17およびR18が水素原子であることがより好ましく、R16がカルバゾリル基であって、R15、R17およびR18が水素原子であることが特に好ましい。
カルバゾール化合物IIIの好適な具体例を図16〜図18に示すが、カルバゾール化合物IIIはこれらの化合物に限定されるものではない。具体例において、化合物3−1〜3−6、3−8〜3−10、3−12および3−15は上記一般式(3a−1)に該当し、化合物3−14は上記一般式(3a−2)に該当し、化合物3−7は上記一般式(3a−3)に該当し、化合物3−11は上記一般式(3a−4)に該当し、化合物3−13は上記一般式(3b−1)に該当する。
カルバゾール化合物IIIは、公知の方法に準じて合成することができる(特許文献6参照)。
本発明の有機EL素子においては、上記アリールアミン化合物Iが正孔輸送層に含まれており、且つ、上記インデノインドール化合物IIまたはカルバゾール化合物IIIが発光層に含まれているという条件を満たしている限り、各層は種々の態様を採ることができる。以下、図1を参照して、各層について詳細に説明する。
<陽極2>
本発明の有機EL素子では、基板1の上に陽極2が設けられている。陽極2には、ITOや金のような仕事関数の大きな電極材料が用いられる。
<正孔注入層3>
陽極2と正孔輸送層4との間には、必要に応じて正孔注入層3を設けることができる。正孔注入層3には、公知の材料を使用してよい。
公知の材料としては、例えば、スターバースト型のトリフェニルアミン誘導体、種々のトリフェニルアミン4量体などの材料;銅フタロシアニンに代表されるポルフィリン化合物;ヘキサシアノアザトリフェニレンのようなアクセプター性の複素環化合物;塗布型の高分子材料;などを用いることができる。
正孔注入層3には、アリールアミン化合物Iが好ましく用いられる。また、後述する一般式(5)で表されるトリアリールアミン化合物Vまたは一般式(6)で表されるトリアリールアミン化合物VIも好適に使用される。尚、正孔注入層3にこれらの(トリ)アリールアミン化合物を使用する場合、正孔注入層3の組成と後述の正孔輸送層4の組成は、異なっている。
また、正孔注入層に通常使用される材料に対し、さらにトリスブロモフェニルアミンヘキサクロルアンチモン、ラジアレン誘導体(WO2014/009310参照)などをPドーピングしたものや、TPDなどのベンジジン誘導体の構造をその部分構造に有する高分子化合物などを用いることができる。
これらの材料を用いて、蒸着法、スピンコート法、インクジェット法などの公知の方法により薄膜形成を行うと、正孔注入層3を得ることができる。以下に述べる各層も同様に、蒸着法、スピンコート法、インクジェット法などの公知の方法により薄膜形成を行うことで得ることができる。
<正孔輸送層4>
陽極2(または正孔注入層3)の上には、正孔輸送層4が設けられる。本発明では、正孔輸送層4には、前記一般式(1)で表されるアリールアミン化合物Iを使用する。
アリールアミン化合物Iと混合もしくは同時に使用できる、正孔輸送性の材料としては、以下のものを挙げることができる。
ベンジジン誘導体、例えば
N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(m−トリル)ベンジジン
(TPD)、
N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(α−ナフチル)ベンジジ
ン(NPD)、
N,N,N’,N’−テトラビフェニリルベンジジンなど;
トリアリールアミン構造を2〜6個有するトリアリールアミン化合
物であって、該トリアリールアミン構造が、単結合またはヘテロ原
子を含まない2価基で連結した構造を有するトリアリールアミン化
合物、例えば
1,1−ビス[4−(ジ−4−トリルアミノ)フェニル]シクロ
ヘキサン(TAPC)、
後述の一般式(5)で表されるトリアリールアミン化合物V、
後述の一般式(6)で表されるトリアリールアミン化合物VIなど;
種々のトリフェニルアミン3量体など;
上記の正孔輸送性の材料のうちでは、トリアリールアミン構造を2〜6個有するトリアリールアミン化合物であって、該トリアリールアミン構造が、単結合またはヘテロ原子を含まない2価基で連結した構造を有するトリアリールアミン化合物(以下、トリアリールアミン構造を2〜6個有するトリアリールアミン化合物と略称することがある。)が好ましい。更に、トリアリールアミン構造を2個有するトリアリールアミン化合物であって、該トリアリールアミン構造が、単結合またはヘテロ原子を含まない2価基で連結した構造を有するトリアリールアミン化合物(以下、トリアリールアミン構造を2個有するトリアリールアミン化合物と略称することがある。)またはトリアリールアミン構造を4個有するトリアリールアミン化合物であって、該トリアリールアミン構造が、単結合またはヘテロ原子を含まない2価基で連結した構造を有するトリアリールアミン化合物(以下、トリアリールアミン構造を4個有するトリアリールアミン化合物と略称することがある。)がより好ましい。
また、正孔輸送層に通常使用される材料に対し、さらにトリスブロモフェニルアミンヘキサクロルアンチモン、ラジアレン誘導体(WO2014/009310参照)などをPドーピングしたものや、TPDなどのベンジジン誘導体の構造をその部分構造に有する高分子化合物などを用いることができる。
これらの材料は、単独で成膜に供してもよいが、他の材料とともに混合して成膜に供してもよい。以下に述べる各有機層でも、同様に成膜することができる。
正孔輸送層4は、単独で成膜した層同士を積層した構造、混合して成膜した層同士を積層した構造または単独で成膜した層と混合して成膜した層を積層した構造を有してもよい。以下に述べる各有機層も同様の構造とすることができる。
本発明において正孔輸送層4は、図1に示されているように、陽極2側に位置する第一正孔輸送層4aと発光層5側に位置する第二正孔輸送層4bとの二層構造を有していることが好適である。
(第一正孔輸送層4a)
第一正孔輸送層4aは、上記の陽極2(または正孔注入層3)と第二正孔輸送層4bとの間に設けられるものである。本発明では、第一正孔輸送層4aに、前述の正孔輸送性の材料を含有させることができる。
前述の正孔輸送性の材料のうち、トリアリールアミン構造を2〜6個有するトリアリールアミン化合物が好適に用いられる。トリアリールアミン構造を2個有するトリアリールアミン化合物またはトリアリールアミン構造を4個有するトリアリールアミン化合物がより好適に用いられる。
尚、トリアリールアミン構造を2個有するトリアリールアミン化合物には、例えば図32の5´−1および5´−2のように、トリアリールアミン構造中の2つのベンゼン環が単結合を介して結合している態様、即ち、カルバゾール環構造を有する態様も含まれるものとする。
トリアリールアミン構造を2個有するトリアリールアミン化合物としては、後述の一般式(5)で表されるトリアリールアミン化合物Vが好ましい。正孔輸送性に加え、薄膜安定性や耐熱性に優れており、更に合成が容易だからである。
また、トリアリールアミン構造を4個有するトリアリールアミン化合物としては、後述の一般式(6)で表されるトリアリールアミン化合物VIが好ましい。正孔輸送性に加え、薄膜安定性や耐熱性に優れており、更に合成が容易だからである。
第一正孔輸送層4aの材料として、このような特定の構造を有するトリアリールアミン化合物Vやトリアリールアミン化合物VIを、後述のアリールアミン化合物Iを含む第二正孔輸送層4bと組み合わせることにより、発光層5へ正孔をより効率良く注入・輸送でき、キャリアバランスがより精緻化される。その結果、さらに発光効率が向上するとともに、駆動電圧がより低下して、耐久性がより向上する。特に耐久性に優れた有機EL素子を実現することができる。
一般式(5)で表されるトリアリールアミン化合物V;
27〜R32
27〜R32は、同一でも異なってもよく、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基、炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基を表す。炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基および炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基は、直鎖状でも分岐状でもよい。
27〜R32で表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基または炭素原子数2〜6のアルケニル基としては、具体的に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基などを挙げることができる。
27〜R32で表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基または炭素原子数2〜6のアルケニル基は、無置換でもよいが置換基を有していてもよい。置換基としては、重水素原子、シアノ基、ニトロ基の他に、例えば以下の基を挙げることができる。
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;
炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基、例えばメチルオキシ基、エ
チルオキシ基、プロピルオキシ基;
アルケニル基、例えばビニル基、アリル基;
アリールオキシ基、例えばフェニルオキシ基、トリルオキシ基;
アリールアルキルオキシ基、例えばベンジルオキシ基、フェネチル
オキシ基;
芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基、例えばフェニル基、ビ
フェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、
フェナントレニル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、
ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基;
芳香族複素環基、例えばピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニ
ル基、チエニル基、フリル基、ピロリル基、キノリル基、イソキノリ
ル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバ
ゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリ
ニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基
、ジベンゾチエニル基、カルボリニル基;
尚、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基およびアルケニル基は、直鎖状でも分枝状でもよい。これらの置換基は、無置換でもよいが、さらに前記例示した置換基で置換されていても良い。また、これらの置換基は、独立して存在し、環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
27〜R32で表される炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基または炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基としては、具体的に、メチルオキシ基、エチルオキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基、シクロオクチルオキシ基、1−アダマンチルオキシ基、2−アダマンチルオキシ基などを挙げることができる。
27〜R32で表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてもよい。置換基としては、R27〜R32表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基または炭素原子数2〜6のアルケニル基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
27〜R32で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基としては、前記一般式(2)中のR〜Rで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
27〜R32で表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよく、置換基として、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
27〜r32
27〜r32は、芳香環に結合している基R27〜R32の数を示す。r27、r28、r31およびr32は、それぞれ0〜5の整数を表す。r29およびr30は、それぞれ0〜4の整数を表す。r27〜r32が0である場合とは、芳香族環上にR27〜R32が存在しないこと、すなわち、R27〜R32で表される基でベンゼン環が置換されていないことを表す。
27、r28、r31、r32が2〜5の整数である場合、または、r29、r30が2〜4の整数である場合、同一のベンゼン環にR27〜R32が複数個結合している。この場合、複数結合している基は、同一でも異なってもよい。また、互いに独立して存在して環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよい。例えば図30の化合物5−13および5−14では、複数の置換基(2つのビニル基)が単結合を介して結合してナフタレン環を形成している。

は、2つのトリアリールアミン構造を結合する橋絡基である。Lは、下記構造式(B)〜(G)で示される2価基または単結合を表す。
前記構造式(B)において、n1は1〜4の整数を表す。
好適な態様:
以下、トリアリールアミン化合物Vの好適な態様を説明する。かかる好適な態様の説明において、置換/無置換の指定がない基は、置換基を有していても無置換でもよい。
27〜R32は、同一でも異なってもよく、重水素原子、塩素原子、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が好ましく、重水素原子、塩素原子、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、ピリジル基またはビニル基がより好ましく、重水素原子、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基またはビニル基が特に好ましい。例えば図30の化合物5−13および5−14のように、これらの基が単結合を介して互いに結合して縮合芳香環を形成する態様も好ましい。重水素原子、フェニル基またはビフェニリル基が最も好ましい。
27〜r32は、同一でも異なってもよく、0〜3の整数であることが好ましく、0〜2の整数であることがより好ましい。
としては、前記構造式(C)〜(F)で示される2価基または単結合が好ましく、前記構造式(B)で示される2価基または単結合がより好ましく、単結合が特に好ましい。
前記構造式(B)におけるn1としては、1〜3の整数が好ましく、2または3がより好ましい。
また、トリアリールアミン化合物Vは対称性を持つことが好ましい。
トリアリールアミン化合物Vの好適な具体例を図29〜図31に示すが、トリアリールアミン化合物Vはこれらの化合物に限定されるものではない。Dは重水素原子を表す。
前述した、本発明に好適に用いられるトリアリールアミン構造を2個有するトリアリールアミン化合物のうち、トリアリールアミン化合物V以外の化合物の好適な具体例を図32に示すが、トリアリールアミン構造を2個有するトリアリールアミン化合物はこれらの化合物に限定されるものではない。
トリアリールアミン化合物Vは、それ自体公知の方法に準じて合成することができる(特許文献1、10〜11参照)。
一般式(6)で表されるトリアリールアミン化合物VI;
33〜R44
33〜R44は、同一でも異なってもよく、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基、炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基を表す。炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基および炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基は、直鎖状でも分岐状でもよい。
33〜R44で表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基または炭素原子数2〜6のアルケニル基としては、前記一般式(5)中のR27〜R32で表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基または炭素原子数2〜6のアルケニル基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
33〜R44で表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてもよい。置換基としては、前記一般式(5)中のR27〜R32で表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基又は炭素原子数2〜6のアルケニル基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
33〜R44で表される炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基または炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基としては、前記一般式(5)中のR27〜R32で表される炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基または炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
33〜R44で表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてもよい。置換基としては、前記一般式(5)中のR27〜R32で表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基又は炭素原子数2〜6のアルケニル基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
33〜R44で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基としては、前記一般式(2)中のR〜Rで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
33〜R44で表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
33〜r44
33〜r44は、芳香族環に結合している基R33〜R44の数を示す。r33、r34、r37、r40、r43およびr44は、0〜5の整数を表す。r35、r36、r38、r39、r41およびr42は、0〜4の整数を表す。r33〜r44が0である場合とは、芳香族環上にR33〜R44が存在しないこと、即ち、R33〜R44で表される基で芳香族環が置換されていないことを表す。
33、r34、r37、r40、r43、r44が2〜5の整数である場合、または、r35、r36、r38、r39、r41、r42が2〜4の整数である場合、同一のベンゼン環にR33〜R44が複数個結合している。この場合、複数個結合している基は、同一でも異なってもよい。また、互いに独立して存在して環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよい。例えば図34の化合物6−8及び図35の化合物6−12では、複数の置換基(2つのビニル基)が単結合を介して結合してナフタレン環を形成している。
〜L
〜Lは、2つのトリアリールアミン構造を結合する橋絡基である。L〜Lは、同一でも異なってもよく、下記構造式(B’)〜(G)で示される2価基または単結合を表す。
前記構造式(B’)において、n2は1〜3の整数を表す。前記構造式(B’)〜(G)で示される2価基は無置換でもよいが、重水素で置換されていてもよい。
好適な態様:
以下、トリアリールアミン化合物VIの好適な態様を説明する。かかる好適な態様の説明において、置換/無置換の指定がない基は、置換基を有していても無置換でもよい。
33〜R44は、同一でも異なってもよく、重水素原子、塩素原子、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基が好ましく、重水素原子、塩素原子、tert−ブチル基、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基またはビニル基がより好ましく、重水素原子、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基またはビニル基が特に好ましい。図34の化合物6−8のように、これらの基が単結合を介して互いに結合して縮合芳香環を形成する場合も好ましい。重水素原子、フェニル基またはビフェニリル基が最も好ましい。
33〜r44は、同一でも異なってもよく、0〜3の整数であることが好ましく、0〜2の整数であることがより好ましい。
〜Lは、同一でも異なってもよく、前記構造式(B’)もしくは(D)で示される2価基または単結合が好ましく、前記構造式(B’)で示される2価基または単結合がより好ましい。
前記構造式(B’)におけるn2としては、1または2が好ましく、1がより好ましい。
トリアリールアミン化合物VIの好適な具体例を図33〜図37に示すが、トリアリールアミン化合物VIはこれらの化合物に限定されるものではない。Dは重水素原子を表す。
トリアリールアミン化合物VIは、それ自体公知の方法に準じて合成することができる(特許文献1、10〜11参照)。
(第二正孔輸送層4b)
正孔輸送層を第一正孔輸送層4aと第二正孔輸送層4bの2層構造とする態様においては、第一正孔輸送層4aの上に第二正孔輸送層4bが設けられる。第二正孔輸送層4bの組成は、第一正孔輸送層4aの組成と異なっている。第二正孔輸送層4bには、前述の公知の正孔輸送性の材料を使用してもよいが、前記アリールアミン化合物Iを用いることが好ましい。電子阻止性能が高いからである。
<電子阻止層>
正孔輸送層4と発光層5の間に電子阻止層(図示せず)を設けることができる。電子阻止層には、前記アリールアミン化合物Iが好ましく用いられる他、例えば以下に例示される公知の電子阻止作用を有する化合物を用いることができる。
カルバゾール化合物、例えば
4,4’,4’’−トリ(N−カルバゾリル)トリフェニルアミ
ン(TCTA)、
9,9−ビス[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]フル
オレン、
1,3−ビス(カルバゾール−9−イル)ベンゼン(mCP)、
2,2−ビス(4−カルバゾール−9−イルフェニル)アダマン
タン(Ad−Cz);
トリフェニルシリル基とトリアリールアミン構造を有するトリアリ
ールアミン化合物、例えば
9−[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]−9−[4−(ト
リフェニルシリル)フェニル]−9H−フルオレン;
尚、電子阻止層を設ける場合、電子阻止層の組成と正孔輸送層4(2層の場合は、第二正孔輸送層4b)の組成は異なっている。
<発光層5>
発光層5は、正孔輸送層4(あるいは電子阻止層)の上に形成される。発光層5は前記インデノインドール化合物IIまたは前記カルバゾール化合物IIIを含んでいる。
発光層5には、公知の発光材料を併用してもよい。公知の発光材料としては、Alqをはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体などの各種の金属錯体、アントラセン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、ピレン誘導体、オキサゾール誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体などを用いることができる。発光層5では、赤色の発光材料を好適に使用することができる。
また、発光層5をホスト材料とドーパント材料とで構成しても良い。
ホスト材料としては、前記インデノインドール化合物IIまたは前記カルバゾール化合物IIIが好ましく用いられるが、それ以外に、前記発光材料、チアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体などを用いることができる。
ドーパント材料としては、キナクリドン、クマリン、ルブレン、ペリレン、ピレン、およびそれらの誘導体;ベンゾピラン誘導体;インデノフェナントレン誘導体;ローダミン誘導体;アミノスチリル誘導体などを用いることができる。
また、発光材料として燐光発光体を使用することが好ましい。燐光発光体としては、イリジウムや白金などの金属錯体の燐光発光体を使用することができる。具体的には、Ir(ppy)などの緑色の燐光発光体;FIrpic、FIr6などの青色の燐光発光体;BtpIr(acac)などの赤色の燐光発光体;などが用いられる。このうち赤色の燐光発光体が好ましい。
このときのホスト材料としては、前記インデノインドール化合物IIまたは前記カルバゾール化合物IIIが好ましく用いられるが、それ以外に、例えば以下の正孔注入・輸送性のホスト材料を用いることができる。
カルバゾール化合物、例えば4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビ
フェニル(CBP)、TCTA、mCPなど;
また、例えば以下の電子輸送性のホスト材料を用いることができる。
p−ビス(トリフェニルシリル)ベンゼン(UGH2)、
2,2’,2’’−(1,3,5−フェニレン)−トリス(1−フ
ェニル−1H−ベンズイミダゾール)(TPBI)など;
このようなホスト材料を用いると、高性能の有機EL素子を作製することができる。
燐光性の発光材料のホスト材料へのドープは濃度消光を避けるため、発光層全体に対して1〜30重量パーセントの範囲で、共蒸着によって行うことが好ましい。
また、発光材料としてPIC−TRZ、CC2TA、PXZ−TRZ、4CzIPNなどのCDCB誘導体などの遅延蛍光を放射する材料を使用することも可能である。
<正孔阻止層>
発光層5の上には、正孔阻止層(図示せず)を設けることができる。正孔阻止層には、公知の正孔阻止作用を有する化合物を用いることができる。公知の正孔阻止作用を有する化合物としては、バソクプロイン(BCP)などのフェナントロリン誘導体;アルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリナート)−4−フェニルフェノレート(BAlq)などのキノリノール誘導体の金属錯体;各種の希土類錯体;トリアゾール誘導体;トリアジン誘導体;オキサジアゾール誘導体;などを挙げることができる。これらの材料は電子輸送層6の材料を兼ねてもよい。
<電子輸送層6>
電子輸送層6は、前記発光層5(あるいは正孔阻止層)の上に形成される。電子輸送層6には、下記一般式(4)で表されるアントラセン誘導体IVを用いることが好ましい。
アントラセン誘導体IV;
アントラセン誘導体IVには、例えば以下の3態様がある。

は、芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基、縮合多環芳香族の2価基または単結合を表す。
で表される芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基または縮合多環芳香族の2価基は、前記一般式(2)中のAで表される芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基または縮合多環芳香族の2価基に関して示したものと同様の基を挙げることができる。
で表されるこれらの2価基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
B:
Bは、芳香族複素環基を表す。具体的に、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、カルボリニル基などを挙げることができる。
Bで表される芳香族複素環基は、無置換でもよいが置換基を有していてもよい。置換基としては、重水素原子、シアノ基、ニトロ基の他に、例えば以下の基を挙げることができる。
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;
炭素原子数1〜6のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、n−
プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、ter
t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、
n−ヘキシル基;
炭素原子数5〜10のシクロアルキル基、例えばシクロペンチル基
、シクロヘキシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基;
炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基、例えばメチルオキシ基、エ
チルオキシ基、プロピルオキシ基;
炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基、例えばシクロペン
チルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、1−アダマンチルオキシ基
、2−アダマンチルオキシ基;
アルケニル基、例えばビニル基、アリル基;
アリールオキシ基、例えばフェニルオキシ基、トリルオキシ基;
アリールアルキルオキシ基、例えばベンジルオキシ基、フェネチル
オキシ基;
芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基、例えばフェニル基、ビ
フェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、
フェナントレニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、イ
ンデニル基、ピレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリ
フェニレニル基;
芳香族複素環基、例えばピリジル基、フリル基、チエニル基、ピロ
リル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチ
エニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、
ベンゾチアゾリル基、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピ
ラゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、カルボリニ
ル基;
アリールオキシ基、例えばフェニルオキシ基、ビフェニリルオキシ
基、ナフチルオキシ基、アントラセニルオキシ基、フェナントレニル
オキシ基;
アリールビニル基、例えばスチリル基、ナフチルビニル基;
アシル基、例えばアセチル基、ベンゾイル基;
尚、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基およびアルケニル基は、直鎖状でも分岐状でもよい。これらの置換基は、無置換でもよいが、さらに前記例示した置換基で置換されていても良い。また、これらの置換基は、独立して存在し、環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
C:
Cは、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。基Cが2つあるとき(q=2のとき)、2つのCは、同一でも異なってもよい。
Cで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
Cで表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
D:
Dは、同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数1〜6のアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。炭素原子数1〜6のアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよい。
Dで表される炭素原子数1〜6のアルキル基としては、具体的に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。
Dで表される炭素原子数1〜6のアルキル基は、無置換でもよいが置換基を有していてもよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
Dで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
Dで表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
p、q:
pおよびqに関し、pとqの和が9であるという条件の下、pは7または8を表し、qは1または2を表す。
アントラセン環に複数結合している基Dは、互いに独立して存在して環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
qが2である場合、アントラセン環に結合している2つの基Cは、独立して存在して環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
Ar〜Ar16
Ar〜Ar16は、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。
Ar〜Ar16で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。
Ar〜Ar16で表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
19〜:R26
19〜R26は、同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基、炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基を表す。炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基および炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基は、直鎖状でも分岐状でもよい。
19〜R25は、独立して存在して環を形成していなくてもよいが、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成していてもよい。
19〜R26で表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基または炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基としては、前記一般式(2)中のR〜Rで表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基または炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基に関して示したものと同様の基を挙げることができる。
19〜R26で表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(2)中のR〜Rで表される炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基または炭素原子数2〜6のアルケニル基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
19〜R26で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基に関して示したものと同様の基を挙げることができる。
19〜R26で表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
19〜R26で表されるアリールオキシ基としては、前記一般式(2)中のR〜Rで表されるアリールオキシ基に関して示したものと同様の基を挙げることができる。
19〜R26で表されるこれらの基は、無置換でもよいが置換基を有していてよい。置換基としては、前記一般式(1)中のAr〜Arで表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基が有してもよい置換基に関して示したものと同様のものを挙げることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
〜X
〜Xは、それぞれ、炭素原子または窒素原子を表し、X〜Xのいずれか1つのみが窒素原子である。この場合の窒素原子はR19〜R22の水素原子または置換基を有さない。すなわち、Xが窒素原子である場合はR19が、Xが窒素原子である場合はR20が、Xが窒素原子である場合はR21が、Xが窒素原子である場合はR22が存在しない。
好適な態様:
以下、アントラセン誘導体IVの好適な態様を説明する。かかる好適な態様の説明において、置換/無置換の指定がない基は、置換基を有していても無置換でもよい。
アントラセン誘導体IVは、上記一般式(4a)、(4b)または(4c)で表されることが好ましい。
一般式(4a)で表されるアントラセン誘導体IVは、下記一般式(4a’)で表されることがより好ましい。
式中、
Ar〜Ar10、R19、R20およびR22〜R25は、前記一般
式(4)に記載した通りの意味である。
としては、単結合、芳香族炭化水素の2価基または縮合多環芳香族の2価基が好ましく、ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、ナフタレン、アントラセン、フルオレンもしくはフェナントレンから水素原子を2個取り除いてできる2価基または単結合がより好ましく、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、フルオレンもしくはフェナントレンから水素原子を2個取り除いてできる2価基または単結合が特に好ましい。一般式(4b)および(4c)においては、芳香族炭化水素の2価基が特に好ましい。
Bとしては、含窒素芳香族複素環基が好ましく、ピリジル基、ピリミジニル基、ピロリル基、キノリル基、イソキノリル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基またはカルボリニル基がより好ましく、ピリジル基、ピリミジニル基、キノリル基、イソキノリル基、インドリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基またはカルボリニル基が特に好ましい。
Cは、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基が好ましく、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基またはフルオレニル基がより好ましい。Cが2つある時、2つのCは、同一でも異なってもよい。
Dは、同一でも異なってもよいが、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基または炭素原子数1〜6のアルキル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
Arとしては、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基が好ましく、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基またはフルオレニル基がより好ましく、フェニル基が特に好ましい。
Ar、Ar10は、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基が好ましく、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基またはフルオレニル基がより好ましく、フェニル基が特に好ましい。
Ar11、Ar12は、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基が好ましく、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基またはフルオレニル基がより好ましく、フェニル基、ナフチル基またはアントラセニル基が特に好ましい。
Ar13としては、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基が好ましく、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基又はフルオレニル基がより好ましく、フェニル基が特に好ましい。
Ar14としては、芳香族炭化水素基、縮合多環芳香族基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基またはカルボニリル基が好ましく、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基またはカルボニリル基がより好ましく、フェニル基、ナフチル基またはアントラセニル基が特に好ましい。
Ar15、Ar16は、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基、縮合多環芳香族基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基またはカルボニリル基がより好ましく、フェニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、フルオレニル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基またはカルボニリル基がより好ましく、フェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基、ピリジル基またはカルボニリル基が特に好ましい。これらの基が置換基を有する場合、置換基としては、芳香族炭化水素基、縮合多環芳香族基または芳香族複素環基が好ましく、フェニル基、ナフチル基、フェナントレニル基またはピリジル基が好ましい。
19〜R22は、同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基が好ましく、水素原子、重水素原子、フェニル基またはピリジル基が好ましい。
23〜R25は、水素原子であることが好ましい。
26としては、水素原子が好ましい。
〜Xの内、Xが窒素原子であることが好ましい。
アントラセン誘導体IVの中で、好ましい化合物の具体例を図19〜図28に示すが、アントラセン誘導体IVはこれらの化合物に限定されるものではない。
尚、上述したアントラセン誘導体IVは、それ自体公知の方法に準じて合成することができる(特許文献7〜9参照)。
電子輸送層6では、本発明の効果を損なわない限りにおいて、公知の電子輸送性の材料を使用してもよい。公知の電子輸送性の材料としては、Alq、BAlqをはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体などの各種金属錯体;トリアゾール誘導体;トリアジン誘導体;オキサジアゾール誘導体;ピリジン誘導体;ピリミジン誘導体;ベンズイミダゾール誘導体;チアジアゾール誘導体;ベンゾトリアゾール誘導体;カルボジイミド誘導体;キノキサリン誘導体;ピリドインドール誘導体;フェナントロリン誘導体;シロール誘導体;などを用いることができる。
<電子注入層7>
電子注入層7としては、フッ化リチウム、フッ化セシウムなどのアルカリ金属塩;フッ化マグネシウムなどのアルカリ土類金属塩;酸化アルミニウムなどの金属酸化物;などを用いることができるが、電子輸送層と陰極の好ましい選択においては、これを省略することができる。
<陰極8>
陰極8としては、アルミニウムのような仕事関数の低い電極材料や、マグネシウム銀合金、マグネシウムインジウム合金、アルミニウムマグネシウム合金のような、より仕事関数の低い合金が電極材料として用いられる。
以下、本発明の実施の形態について、実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<合成例1:化合物1−9>
ビス(ビフェニル−4−イル)−(1,1’:2’,1’’:3’,1’’’−クォーターフェニル)−5’−アミンの合成;
窒素置換した反応容器に、
ビス(ビフェニル−4−イル)アミン 23.5g、
5’−ブロモ−1,1’:3’,1’’ターフェニル
23.8g、
t−ブトキシナトリウム 9.2gおよび
トルエン 240mL
を加え、30分間超音波を照射しながら窒素ガスを通気し、混合液を得た。混合液に、
酢酸パラジウム 0.33gおよび
t−ブチルホスフィンの50%(w/v)トルエン溶液
1.0mL
を加えて加熱し、85℃で4時間撹拌した。撹拌後の反応液からろ過により不溶物を除いた後、濃縮を行った。残渣にアセトンを加え、固体を分散洗浄し、固体をろ過によって採取した。その結果、ビス(ビフェニル−4−イル)−(1,1’:3’,1’’−ターフェニル)−5’−アミンの白色粉体34.0g(収率85%)を得た。
窒素置換した反応容器に、得られたビス(ビフェニル−4−イル)−(1,1’:3’,1’’−ターフェニル)−5’−アミン15.0gおよびジクロロメタン300mLを加え、氷浴にて冷却して混合液を得た。混合液にN−ブロモスクシンイミド2.9gをゆっくり加え、2時間後にさらに2.0g添加して反応液とした。反応液を3時間10℃以下で撹拌した後、室温まで昇温し、2日間撹拌した。撹拌後の反応液に水を加え、さらにメタノールを加えて固体を析出させた。析出した固体をろ過により採取した。得られた固体を加熱下でトルエンに溶解し、シリカゲルによる吸着精製を行った。ろ液を濃縮し、メタノールを加えることにより、析出した固体をろ過によって採した。その結果、ビス(ビフェニル−4−イル)−(2’−ブロモ−1,1’:3’,1’’−ターフェニル)−5’−アミンの白色固体16.0g(収率93%)を得た。
窒素置換した反応容器に
ビス(ビフェニル−4−イル)−(2’−ブロモ−1,1’:3
’,1’’−ターフェニル)−5’−アミン 10.0g、
トルエン 80mL、
エタノール 40mLおよび
フェニルボロン酸 2.3g
を加え、続いて、予め炭酸カリウム3.0gを水30mLに溶解した水溶液を加え、30分間超音波を照射しながら窒素ガスを通気し、混合液を得た。混合液にテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.37gを加えて反応液を得た。反応液を加熱し、72℃で1日間撹拌した。撹拌後の反応液を室温まで冷却し、分液操作によって有機層を採取した。シリカゲルを用いた吸着精製、続いて、活性炭を用いた吸着精製を行った。THFおよびアセトンによる再結晶を行った。その結果、化合物1−9の白色粉体4.0g(収率40%)を得た。
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。H−NMR(CDCl)で以下の35個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.56−7.65(6H)
7.27−7.49(12H)
7.00−7.15(13H)
6.87−6.90(4H)
<合成例2:化合物1−10>
ビス(ビフェニル−4−イル)−(1,1’:2’,1’’:4’’,1’’’:3’,1’’’’−キンクフェニル)−5’−アミンの合成;
合成例1において、
フェニルボロン酸
に代えて、
4−ビフェニルボロン酸
を用いて同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1−10の白色粉体13.2g(収率74%)を得た。
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。H−NMR(CDCl)で以下の39個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.54−7.65(8H)
7.27−7.49(17H)
7.09−7.16(10H)
6.93−6.95(4H)
<合成例3:化合物1−13>
ビス(ビフェニル−4−イル)−4’’−(1−ナフタレニル)−(1,1’:2’,1’’:3’,1’’’−クォーターフェニル)−4’−アミンの合成;
合成例1において、
フェニルボロン酸
に代えて、
4−(1−ナフタレニル)フェニルボロン酸
を用いて同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1−13の白色粉体8.7g(収率73%)を得た。
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。H−NMR(CDCl)で以下の41個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.82−7.92(2H)
7.59−7.70(8H)
7.12−7.53(27H)
6.99−7.02(4H)
<合成例4:化合物1−39>
ビス[4−(1−ナフタレニル)フェニル]−(1,1’:2’,1’’:3’,1’’’−クォーターフェニル)−5’−アミンの合成;
合成例1において、
ビス(ビフェニル−4−イル)アミン
に代えて、
ビス[4−(1−ナフタレニル)フェニル]アミン
を用いて同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1−39の白色粉体4.3g(収率43%)を得た。
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。H−NMR(CDCl)で以下の39個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=8.09−8.11(2H)
7.88−7.96(4H)
7.41−7.60(17H)
7.02−7.21(12H)
6.89−6.93(4H)
<合成例5:化合物1−40>
ビス[4−(1−ナフタレニル)フェニル]−(1,1’:2’,1’’:4’’,1’’’:3’,1’’’’−キンクフェニル)−5’−アミンの合成;
合成例4において、
フェニルボロン酸
に代えて
4−ビフェニルボロン酸
を用いて同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1−40の白色粉体9.9g(収率82%)を得た。
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。H−NMR(CDCl)で以下の43個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=8.09−8.11(2H)
7.88−7.96(4H)
7.14−7.60(35H)
6.95−6.98(2H)
<合成例6:化合物1−49>
ビス[4−(2−ナフタレニル)フェニル]−(1,1’:2’,1’’:3’,1’’’−クォーターフェニル)−5’−アミンの合成;
合成例1において、
ビス(ビフェニル−4−イル)アミン
に代えて、
ビス[4−(2−ナフタレニル)フェニル]アミン
を用いて同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1−49の白色粉体4.4g(収率44%)を得た。
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。H−NMR(CDCl)で以下の39個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=8.08(2H)
7.71−7.96(12H)
7.32−7.56(9H)
6.89−7.17(16H)
<合成例7:化合物1−50>
ビス[4−(2−ナフタレニル)フェニル]−(1,1’:2’,1’’:4’’,1’’’:3’,1’’’’−キンクフェニル)−5’−アミンの合成;
合成例6において、
フェニルボロン酸
に代えて
4−ビフェニルボロン酸
を用いて同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1−50の白色粉体8.5g(収率70%)を得た。
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。H−NMR(CDCl)で以下の43個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=8.09(2H)
7.71−7.96(11H)
7.31−7.57(16H)
7.11−7.16(10H)
6.94−6.97(4H)
<合成例8:化合物1−69>
(ビフェニル−4−イル)−(2’−フェニル−1,1’:3’,1’’−ターフェニル−5’−イル)−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)アミンの合成;
合成例1において、
ビス(ビフェニル−4−イル)アミン
に代えて、
(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチルフルオレン−2−アミン
を用いて同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1−69の白色粉体11.2g(収率64%)を得た。
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。H−NMR(CDCl)で以下の39個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.53−7.69(5H)
7.21−7.48(14H)
6.96−7.12(12H)
6.81−6.90(2H)
1.51(6H)
<合成例9:化合物1−75>
ビス[9,9−ジメチルフルオレン−2−イル]−(1,1’:2’,1’’:3’,1’’’−クォーターフェニル)−5’−アミンの合成;
合成例1において、
ビス(ビフェニル−4−イル)アミン
に代えて、
ビス(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)アミン
を用いて同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1−75の白色粉体7.7g(収率77%)を得た。
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。H−NMR(CDCl)で以下の43個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.68−7.72(4H)
7.28−7.47(12H)
6.90−7.13(15H)
1.53(12H)
<合成例10:化合物1−81>
(ビフェニル−4−イル)−(9,9−ジフェニルフルオレン−2−イル)−(1,1’:2’,1’’:3’,1’’’−クォーターフェニル)−5’−アミンの合成;
合成例1において、
ビス(ビフェニル−4−イル)アミン
に代えて、
(ビフェニル−4−イル)−(9,9−ジフェニルフルオレン−
2−イル)アミン
を用いて同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1−81の白色粉体7.3g(収率56%)を得た。
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。H−NMR(CDCl)で以下の43個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.70−7.75(2H)
7.61−7.64(2H)
7.15−7.54(28H)
6.97−7.02(7H)
6.85−6.87(4H)
<合成例11:化合物1−90>
(ビフェニル−4−イル)−(1,1’:2’,1’’:4’’,1’’’:3’,1’’’’−キンクフェニル)−5’−イル−9,9−スピロビ[9H−フルオレン]−2−アミンの合成;
合成例1において、
ビス(ビフェニル−4−イル)アミン
に代えて、
(ビフェニル−4−イル)−9,9−スピロビ[9H−フルオレ
ン]−2−アミン
を用い、
フェニルボロン酸
に代えて、
4−ビフェニルボロン酸
を用いて同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1−90の白色粉体10.8g(収率99%)を得た。
得られた白色粉体についてNMRを使用して構造を同定した。H−NMR(CDCl)で以下の45個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.77−7.87(4H)
7.06−7.62(30H)
6.81−6.92(9H)
6.70−6.73(2H)
高感度示差走査熱量計(ブルカー・エイエックスエス製、DSC3100SA)によって、各合成例で得られた化合物のガラス転移点を求めた。
ガラス転移点(℃)
実施例1の化合物1−9 110
実施例2の化合物1−10 124
実施例3の化合物1−13 121
実施例4の化合物1−39 121
実施例5の化合物1−40 131
実施例6の化合物1−49 121
実施例7の化合物1−50 133
実施例8の化合物1−69 121
実施例9の化合物1−75 135
実施例10の化合物1−81 140
実施例11の化合物1−90 159
一般式(1)で表されるアリールアミン化合物Iは100℃以上のガラス転移点を有しており、薄膜状態が安定であることが分かった。
各合成例で得られた化合物を用いて、ITO基板の上に膜厚100nmの蒸着膜を作製して、イオン化ポテンシャル測定装置(住友重機械工業株式会社製、PYS−202)によって仕事関数を測定した。
仕事関数(eV)
合成例1の化合物1−9 5.71
合成例2の化合物1−10 5.72
合成例3の化合物1−13 5.73
合成例4の化合物1−39 5.75
合成例5の化合物1−40 5.75
合成例6の化合物1−49 5.69
合成例7の化合物1−50 5.69
合成例8の化合物1−69 5.62
合成例9の化合物1−75 5.58
合成例10の化合物1−81 5.69
合成例11の化合物1−90 5.66
一般式(1)で表されるアリールアミン化合物IはNPD、TPDなどの一般的な正孔輸送材料がもつ仕事関数5.4eVと比較して、好適なエネルギー準位を示しており、良好な正孔輸送能力を有していることが分かった。
<合成例12:化合物2−1>
7,7−ジメチル−12−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドールの合成;
窒素置換した反応容器に、
7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ[3
,2−g]インデノ[1,2−b]インドール 4.9g、
2−クロロ−4−フェニルキナゾリン 5.7g、
トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム
0.3g、
トリ−tert−ブチルホスホニウムテトラフルオロボレート
0.4g、
tert−ブトキシナトリウム 4.0gおよび
キシレン 74mL
を加えて加熱し、12時間還流撹拌して反応液を得た。反応液を室温まで冷却した後、酢酸エチルおよび水を加え、分液操作によって有機層を採取した。採取した有機層を濃縮し粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフにより精製した。その結果、化合物2−1の粉体3.0g(収率38%)を得た。
<合成例13:化合物2−2>
7,7−ジメチル−12−(4−フェニルベンゾ[h]キナゾリン−2−イル)−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドールの合成;
合成例12において、
2−クロロ−4−フェニルキナゾリン
に代えて、
2−クロロ−4−フェニルベンゾ[h]キナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物2−2の粉体3.2g(収率38%)を得た。
<合成例14:化合物2−3>
12−(4,7−ジフェニルキナゾリン−2−イル)−7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドールの合成;
合成例12において、
2−クロロ−4−フェニルキナゾリン
に代えて、
2−クロロ−4,7−ジフェニルキナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物2−3の粉体3.3g(収率38%)を得た。
<合成例15:化合物2−4>
12−(4,6−ジフェニルキナゾリン−2−イル)−7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドールの合成;
合成例12において、
2−クロロ−4−フェニルキナゾリン
に代えて、
2−クロロ−4,6−ジフェニルキナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物2−4の粉体3.3g(収率38%)を得た。
<合成例16:化合物2−5>
13,13−ジメチル−8−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)−8,13−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−e]インデノ[1,2−b]インドールの合成;
合成例12において、
7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ
[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドール
に代えて、
13,13−ジメチル−8,13−ジヒドロベンゾ[4,5]チ
エノ[3,2−e]インデノ[1,2−b]インドール
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物2−5の粉体3.0g(収率38%)を得た。
<合成例17:化合物2−6>
8−(4,6−ジフェニルキナゾリン−2−イル)−13,13−ジメチル−8,13−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ[3,2−e]インデノ[1,2−b]インドールの合成;
合成例16において、
2−クロロ−4−フェニルキナゾリン
に代えて、
2−クロロ−4,6−ジフェニルキナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物2−6の粉体3.3g(収率38%)を得た。
<合成例18:化合物2−7>
7,7,13,13−テトラメチル−5−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)−7,13−ジヒドロ−5H−ジインデノ[1,2−b:1’,2’−f]インドールの合成;
合成例12において、
7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ
[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドール
に代えて、
7,7,13,13−テトラメチル−7,13−ジヒドロ−5H
−ジインデノ[1,2−b:1’,2’−f]インドール
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物2−7の粉体3.0g(収率38%)を得た。
<合成例19:化合物2−8>
7,7,13,13−テトラメチル−5−[3−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)フェニル]−7,13−ジヒドロ−5H−ジインデノ[1,2−b:1’,2’−f]インドールの合成;
合成例18において、
2−クロロ−4−フェニルキナゾリン
に代えて、
2−(3−ブロモフェニル)−4−フェニルキナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物2−8の粉体3.4g(収率38%)を得た。
<合成例20:化合物2−9>
7,7−ジメチル−12−(4−フェニルベンゾ[h]キナゾリン−2−イル)−7,12−ジヒドロベンゾフロ[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドールの合成;
合成例13において、
7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ
[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドール
に代えて、
7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾフロ[3,2−g
]インデノ[1,2−b]インドール
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物2−9の粉体3.0g(収率38%)を得た。
<合成例21:化合物2−10>
12−(4,6−ジフェニルベンゾ[h]キナゾリン−2−イル)−7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾフロ[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドールの合成;
合成例20において、
2−クロロ−4−フェニルベンゾ[h]キナゾリン
に代えて、
2−クロロ−4,6−ジフェニルベンゾ[h]キナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物2−10の粉体3.5g(収率38%)を得た。
<合成例22:化合物2−11>
13,13−ジメチル−8−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)−8,13−ジヒドロベンゾフロ[3,2−e]インデノ[1,2−b]インドールの合成;
合成例12において、
7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ
[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドール
に代えて、
13,13−ジメチル−8,13−ジヒドロベンゾフロ[3,2
−e]インデノ[1,2−b]インドール
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物2−11の粉体3.0g(収率38%)を得た。
<合成例23:化合物2−12>
13,13−ジメチル−8−(4,6−ジフェニルキナゾリン−2−イル)−8,13−ジヒドロベンゾフロ[3,2−e]インデノ[1,2−b]インドールの合成;
合成例22において、
2−クロロ−4−フェニルキナゾリン
に代えて、
2−クロロ−4,6−ジフェニルキナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物2−12の粉体3.2g(収率38%)を得た。
<合成例24:化合物3−1>
13−(4,6−ジフェニルキナゾリン−2−イル)−7,7−ジメチル−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例23において、
13,13−ジメチル−8,13−ジヒドロベンゾフロ[3,2
−e]インデノ[1,2−b]インドール
に代えて、
7,7−ジメチル−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:
4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾール
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−1の粉体7.0g(収率38%)を得た。
<合成例25:化合物3−2>
13−[4−(ビフェニル−4−イル)キナゾリン−2−イル]−7,7−ジメチル−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例24において、
2−クロロ−4,6−ジフェニルキナゾリン
に代えて、
4−(ビフェニル−4−イル)−2−クロロキナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−2の粉体6.7g(収率37%)を得た。
<合成例26:化合物3−3>
7,7−ジメチル−13−[4−(フェニル−d)キナゾリン−2−イル]−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例24において、
2−クロロ−4,6−ジフェニルキナゾリン
に代えて、
2−クロロ−4−(フェニル−d)キナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−3の粉体8.4g(収率32%)を得た。
<合成例27:化合物3−4>
7,7−ジメチル−13−[4−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)フェニル]−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例24において、
2−クロロ−4,6−ジフェニルキナゾリン
に代えて、
2−(4−ブロモフェニル)−4−フェニルキナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−4の粉体5.2g(収率28%)を得た。
<合成例28:化合物3−5>
7,7−ジメチル−13−[3−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)フェニル]−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例24において、
2−クロロ−4,6−ジフェニルキナゾリン
に代えて、
2−(3−ブロモフェニル)−4−フェニルキナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−5の粉体8.4g(収率32%)を得た。
<合成例29:化合物3−6>
7,7−ジメチル−13−(4−フェニルベンゾ[h]キナゾリン−2−イル)−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例24において、
2−クロロ−4,6−ジフェニルキナゾリン
に代えて、
2−クロロ−4−フェニルベンゾ[h]キナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−6の粉体8.4g(収率32%)を得た。
<合成例30:化合物3−7>
8,8−ジメチル−5−(4−フェニルベンゾ[h]キナゾリン−2−イル)−5,8−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]チエノ[3,2−c]カルバゾールの合成;
合成例29において、
7,7−ジメチル−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:
4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾール
に代えて、
8,8−ジメチル−5,8−ジヒドロインデノ[2’,1’:4
,5]チエノ[3,2−c]カルバゾール
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−7の粉体9.3g(収率35%)を得た。
<合成例31:化合物3−8>
7,7−ジメチル−13−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]フロ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例12において、
7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ
[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドール
に代えて、
7,7−ジメチル−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:
4,5]フロ[2,3−a]カルバゾール
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−8の粉体6.2g(収率32%)を得た。
<合成例32:化合物3−9>
7,7−ジメチル−13−(4−フェニルベンゾ[h]キナゾリン−2−イル)−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]フロ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例31において、
2−クロロ−4−フェニルキナゾリン
に代えて、
2−クロロ−4−フェニルベンゾ[h]キナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−9の粉体8.6g(収率30%)を得た。
<合成例33:化合物3−10>
13−(4,6−ジフェニルキナゾリン−2−イル)−7,7−ジメチル−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]フロ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例31において、
2−クロロ−4−フェニルキナゾリン
に代えて、
2−クロロ−4,6−ジフェニルキナゾリン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−10の粉体7.2g(収率29%)を得た。
<合成例34:化合物3−11>
7,7−ジフェニル−13−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例12において、
7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ
[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドール
に代えて、
7,7−ジフェニル−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’
:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾール
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−11の粉体6.7g(収率37%)を得た。
<合成例35:化合物3−12>
9,9−ジメチル−15−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)−9,15−ジヒドロベンゾ[a]インデノ[2’,1’:4,5]チエノ[3,2−i]カルバゾールの合成;
合成例12において、
7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ
[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドール
に代えて、
9,9−ジメチル−9,15−ジヒドロベンゾ[a]インデノ[
2’,1’:4,5]チエノ[3,2−i]カルバゾール
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−12の粉体4.8g(収率42%)を得た。
<合成例36:化合物3−13>
7−フェニル−13−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)−7,13−ジヒドロインドロ[2’,3’:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例12において、
7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ
[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドール
に代えて、
7−フェニル−7,13−ジヒドロインドロ[2’,3’:4,
5]チエノ[2,3−a]カルバゾール
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−13の粉体4.3g(収率43%)を得た。
<合成例37:化合物3−14>
12,12−ジメチル−1−(4−フェニルキナゾリン−2−イル)−1,12−ジヒドロインデノ[1’,2’:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例12において、
7,7−ジメチル−7,12−ジヒドロベンゾ[4,5]チエノ
[3,2−g]インデノ[1,2−b]インドール
に代えて、
12,12−ジメチル−1,12−ジヒドロインデノ[1’,2
’:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾール
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−14の粉体6.3g(収率44%)を得た。
<合成例38:化合物3−15>
7,7−ジメチル−13−(ナフタレン−2−イル)−7,13−ジヒドロインデノ[2’,1’:4,5]チエノ[2,3−a]カルバゾールの合成;
合成例24において、
2−クロロ−4,6−ジフェニルキナゾリン
に代えて、
2−ブロモナフタレン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物3−15の粉体5.4g(収率47%)を得た。
<素子実施例1>
有機EL素子は、図1に示すように、ガラス基板1上に透明陽極2としてITO電極をあらかじめ形成したものの上に、正孔注入層3、第一正孔輸送層4a、第二正孔輸送層4b、発光層5、電子輸送層6、電子注入層7、陰極(アルミニウム電極)8の順に蒸着して作製した。
具体的には、膜厚150nmのITOを成膜したガラス基板1をイソプロピルアルコール中にて20分間超音波洗浄した後、200℃に加熱したホットプレート上にて10分間乾燥を行った。その後、UVオゾン処理を15分間行った後、このITO付きガラス基板を真空蒸着機内に取り付け、0.001Pa以下まで減圧した。
続いて、透明陽極2を覆うように下記構造式のHIM−1を蒸着し、膜厚5nmの正孔注入層3を形成した。
正孔注入層3の上に下記構造式の分子中にトリアリールアミン化合物5−1を蒸着し、膜厚60nmの第一正孔輸送層4aを形成した。
第一正孔輸送層4aの上に合成例8の化合物1−69を蒸着し、膜厚5nmの第二正孔輸送層4bを形成した。
第二正孔輸送層4bの上に下記構造式の化合物EMD−1と合成例13の化合物2−2を、蒸着速度比がEMD−1:化合物2−2=5:95となる蒸着速度で二元蒸着し、膜厚20nmの発光層5を形成した。
発光層5の上に下記構造式のアントラセン誘導体4a−1と下記構造式のETM−1を、蒸着速度比が誘導体4a−1:ETM−1=50:50となる蒸着速度で二元蒸着し、膜厚30nmの電子輸送層6を形成した。
電子輸送層6の上にフッ化リチウムを蒸着し、膜厚1nmの電子注入層7を形成した。
最後に、アルミニウムを100nm蒸着して陰極8を形成した。
<素子実施例2>
素子実施例1において、発光層5の材料として合成例13の化合物2−2に代えて下記構造式のカルバゾール化合物3−16を用い、蒸着速度比がEMD−1:化合物3−16=5:95となる蒸着速度で二元蒸着を行った点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
<素子実施3>
素子実施例1において、第二正孔輸送層4bの材料として合成例8の化合物1−69に代えて合成例9の化合物1−75を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
<素子実施例4>
素子実施例2において、第二正孔輸送層4bの材料として合成例8の化合物1−69に代えて合成例9の化合物1−75を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
<素子実施例5>
素子実施例1において、第二正孔輸送層4bの材料として合成例8の化合物1−69に代えて合成例10の化合物1−81を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
<素子実施例6>
素子実施例2において、第二正孔輸送層4bの材料として合成例8の化合物1−69に代えて合成例10の化合物1−81を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
<素子実施例7>
素子実施例1において、第二正孔輸送層4bの材料として合成例8の化合物1−69に代えて合成例11の化合物1−90を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
<素子実施例8>
素子実施例2において、第二正孔輸送層4bの材料として合成例8の化合物1−69に代えて合成例11の化合物1−90を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
<素子比較例1>
素子実施例1において、第一正孔輸送層4aの材料として化合物5−1に代えて下記構造式の化合物5’−2を用い、且つ、第二正孔輸送層4bの材料として合成例8の化合物1−69に代えて下記構造式の化合物5’−2を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。この場合、第一正孔輸送層4aと第二正孔輸送層4bは、一体の正孔輸送層4(膜厚65nm)として機能する。
<素子比較例2>
素子実施例2において、第一正孔輸送層4aの材料として化合物5−1に代えて化合物5’−2を用い且つ、第二正孔輸送層4bの材料として合成例8の化合物1−69に代えて化合物5’−2を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。この場合、第一正孔輸送層4aと第二正孔輸送層4bは、一体の正孔輸送層4(膜厚65nm)として機能する。
<素子比較例3>
素子実施例1において、第二正孔輸送層4bの材料として合成例8の化合物1−69に代えて下記構造式の化合物HTM−1を用いた点以外は同様の条件で有機EL素子を作製した。
<素子比較例4>
素子実施例2において、第二正孔輸送層4bの材料として合成例8の化合物1−69に代えて化合物HTM−1を用いた点以外は同様の条件で有機EL素子を作製した。
素子実施例1〜8および素子比較例1〜4で作製した有機EL素子について、大気中、常温で直流電圧を印加したときの発光特性を測定した。測定結果を表1に示した。
素子実施例1〜8および素子比較例1〜4で作製した有機EL素子を用いて、素子寿命を測定した。具体的には、発光開始時の発光輝度(初期輝度)を7000cd/mとして定電流駆動を行った時、発光輝度が6790cd/m(初期輝度を100%とした時の97%に相当:97%減衰)に減衰するまでの時間を測定した。結果を表1に示した。
電流密度10mA/cmの電流を流したときの発光効率は、素子比較例1〜4で20.34〜26.01cd/Aであったのに対し、素子実施例1〜8では26.11〜28.82cd/Aといずれも高効率であった。
電力効率についても、素子比較例1〜4で16.86〜18.82lm/Wであったのに対し、素子実施例1〜8では20.01〜24.12lm/Wといずれも高効率であった。
素子寿命については、素子比較例1〜4で32〜61時間であったのに対し、素子実施例1〜8では110〜385時間と大きく長寿命化した。
以上の結果から明らかなように、一般式(1)で表されるアリールアミン化合物Iおよび一般式(2)で表されるインデノインドール化合物IIまたは一般式(3)で表されるカルバゾール化合物を用いた有機EL素子では、素子内部でのキャリアバランスが改善されており、しかも、発光材料の特性に合った材料を使用しているので、本発明の有機EL素子は、既知の有機EL素子と比較して、高発光効率、低駆動電圧、長寿命の有機EL素子を実現することができた。
上述の通り、本発明の有機EL素子は、高い発光効率および電力効率を得ることができると共に、実用駆動電圧を低下することができ、耐久性を改善させることができる。そのため、例えば、家庭電化製品や照明の用途への展開が可能である。
1 ガラス基板、2 透明陽極、3 正孔注入層、4 正孔輸送層、
4a 第一正孔輸送層、4b 第二正孔輸送層、5 発光層、6 電子輸送層、7 電子注入層、8 陰極。

Claims (9)

  1. 少なくとも陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び陰極をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記正孔輸送層が、下記一般式(1)で表されるアリールアミン化合物を含有し、
    前記発光層が、下記一般式(2)もしくは(2a)〜(2e)のいずれかで表されるインデノインドール化合物または下記一般式(3)、(3a−1)〜(3a―4)もしくは(3b−1)のいずれかで表されるカルバゾール化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
    式中、
    Ar〜Arは、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。
    式中、
    は、ベンゼンから水素原子を2個取り除いてできる2価基または単結合を表し、
    Arは、置換基としてフェニル基を少なくとも1つ有する、キナゾリニル基またはベンゾキナゾリニル基を表し、
    〜R は、すべて水素原子、かつR 〜R 10 は、共にメチル基を表し、
    Xは、酸素原子、硫黄原子またはジメチルで置換されたメチレン基を表す。
    式中、
    は、ベンゼンもしくはナフタレンから水素原子を2個取り除いてできる2価基または単結合を表し、
    Arは、無置換のナフチル基を表すか、置換基としてフェニル基、ビフェニリル基、テルフェニリル基もしくは(ナフチル)フェニル基の少なくとも1つを有する、キナゾリニル基またはベンゾキナゾリニル基を表し、
    11〜R18 について、一般式(3)において、R 11 〜R 15 およびR 17 〜R 18 は、すべて水素原子、かつR 16 は、9−フェニルカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基またはジベンゾチエニル基のいずれかを表し、一般式(3a−1)〜(3a―4)もしくは(3b−1)において、R 11 〜R 18 は、すべて水素原子またはすべて重水素原子を表し、
    Xは、酸素原子または硫黄原子を表す。
  2. 前記電子輸送層が、下記一般式(4)で表されるアントラセン誘導体を含有する、請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    式中、
    は、芳香族炭化水素の2価基、芳香族複素環の2価基、縮合多環芳香族の2価基または単結合を表し、
    Bは、芳香族複素環基を表し、
    Cは、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表し、Cが2つあるとき、2つのCは同一でも異なってもよく、
    Dは、同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数1〜6のアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表し、
    pとqの和が9であるという条件の下、pは7または8を表し、qは1または2を表す。
  3. 前記アントラセン誘導体が、下記一般式(4a)で表される、請求項2記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    式中、
    は、前記一般式(4)に記載した通りの意味であり、
    Ar〜Ar10は、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表し、
    19〜R25は、同一でも異なってもよく、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基、炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基を表し、単結合、置換もしくは無置換のメチレン基、酸素原子または硫黄原子を介して互いに結合して環を形成してもよく、
    〜Xは、同一でも異なってもよく、炭素原子または窒素原子を表し、X〜Xのいずれか1つのみが窒素原子であり、この場合の窒素原子はR19〜R22の水素原子もしくは置換基を有さないものとする。
  4. 前記アントラセン誘導体が、下記一般式(4b)で表される、請求項2記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    式中、
    は、前記一般式(4)に記載した通りの意味であり、
    Ar11〜Ar13は、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表す。
  5. 前記アントラセン誘導体が、下記一般式(4c)で表される、請求項2記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    式中、
    は、前記一般式(4)に記載した通りの意味であり、
    Ar14〜Ar16は、同一でも異なってもよく、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を表し、
    26は、水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数5〜10のシクロアルキル基、炭素原子数2〜6のアルケニル基、炭素原子数1〜6のアルキルオキシ基、炭素原子数5〜10のシクロアルキルオキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基を表す。
  6. 前記正孔輸送層が、第一正孔輸送層および第二正孔輸送層の2層構造を有しており、該第二正孔輸送層が、前記発光層側に位置しており、且つ、前記一般式(1)で表されるアリールアミン化合物を含有する、請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7. 前記発光層が、赤色の発光材料を含有する、請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8. 前記発光層が、燐光性の発光材料を含有する、請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9. 前記燐光性の発光材料が、イリジウムまたは白金を含む金属錯体である、請求項8記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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