JP6769997B2 - 新規な化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及び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、新規な化合物、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器に関する。
有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子は、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子としての用途が有望視され、多くの開発が行われている。一般に有機EL素子は、発光層及び該層をはさんだ一対の対向電極から構成されている。両電極間に電界が印加されると、陰極側から電子が注入され、陽極側から正孔が注入される。さらに、この電子が発光層において正孔と再結合し、励起状態を生成し、励起状態が基底状態に戻る際にエネルギーを光として放出する。
近年、種々の有機EL素子用材料が提案されているが(例えば、特許文献1及び2)、有機EL素子においては駆動電圧、発光効率、寿命、色再現性等のさらなる向上が求められている。特に、駆動電圧の低減は、実用化した製品の消費電力につながる重要な課題であり、従来の有機EL素子用材料よりも駆動電圧を低減できる有機EL素子用材料が求められている。
特許文献1は、ベンゾクリセン環がリンカーを介して又は介さずに含窒素複素環基と結合した含窒素複素環誘導体が有機EL素子用材料として使用できることを記載している。
特許文献2は、ベンゾフェナントレン環がリンカーを介して又は介さずに含窒素複素環基と結合した含窒素複素環誘導体が有機EL素子用材料として使用できることを記載している。
国際公開第2011/086935号パンフレット 国際公開第2010/083869号パンフレット
本発明の目的は、有機EL素子用材料として有用な、新規な化合物を提供することである。
本発明の他の目的は、駆動電圧を低減できる有機EL素子を提供することである。
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ベンゾクリセンとトリアジンの両方を有する有機EL素子用材料を含む有機EL素子の駆動電圧が、従来の有機EL素子用材料を含む有機EL素子の駆動電圧よりも低減されることを見出した。
本発明によれば、以下の化合物、有機EL素子用材料、電子輸送材料、有機EL素子及び電子機器が提供される。
1.下記式(1)で表される化合物。
Figure 0006769997
(式(1)中、
〜R14のいずれか1つは単結合であってLと結合しており、残りはそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数8〜30のアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の環形成原子数5〜20のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1〜10のアルキルチオ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリールチオ基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールアミノ基である。
は、単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリーレン基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数5〜20のヘテロアリーレン基である。
Ar及びArは、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜20のヘテロアリール基である。)
2.上記1に記載の化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
3.上記1に記載の化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子の電子輸送材料。
4.陰極と陽極の間に少なくとも発光層を含む1以上の有機薄膜層が挟持されている有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機薄膜層の少なくとも1層が上記1に記載の化合物を単独若しくは混合物の成分として含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
5.上記4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器。
本発明によれば、有機EL素子用材料として有用な、新規な化合物が提供できる。
実施例及び比較例で作製した有機EL素子の層構成を示す模式図である。
[新規な化合物]
本発明の一態様に係る化合物は下記式(1)で表される。
Figure 0006769997
(式(1)中、
〜R14のいずれか1つは単結合であってLと結合しており、残りはそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数8〜30のアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の環形成原子数5〜20のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1〜10のアルキルチオ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリールチオ基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールアミノ基である。
は、単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリーレン基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数5〜20のヘテロアリーレン基である。
Ar及びArは、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜20のヘテロアリール基である。)
ここで、Lと単結合しないR〜R14は、隣接する基同士が互いに結合して環を形成することはない。
特許文献1には、ベンゾクリセン環がリンカーを介して又は介さずにトリアジン環と結合した具体的な化合物は記載されていない。
本発明の一態様に係る化合物は、上記構造を有することにより、有機EL素子に用いた場合に駆動電圧を低減することができる。
式(1)において、R、R、R、R、R11、R12、R13又はR14が、Lと結合する単結合であることが好ましく、R14が特に好ましい。
一実施形態では、式(1)で表される化合物は、下記式(2)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006769997
(式(2)中、R〜R13,L,Ar及びArは、前記式(1)で定義した通りである。)
は、単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のナフチレン基、置換若しくは無置換のアントラセニレン基、置換若しくは無置換のフェナントリレン基、置換若しくは無置換のビフェニレン基、置換若しくは無置換のターフェニレン基、置換若しくは無置換のクリセニレン基、置換若しくは無置換のベンゾフェナントリレン基、置換若しくは無置換のベンゾクリセニレン基、置換若しくは無置換のフルオレニレン基、置換若しくは無置換のフルオランテニレン基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニレン基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニレン基であることが好ましい。
別の実施形態では、式(1)で表される化合物は、下記式(3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0006769997
[式(3)中、
〜R13,Ar及びArは、前記式(1)で定義した通りである。
は、単結合、又は下記群から選択される基である。
Figure 0006769997
(式中、
*はトリアジン環との単結合を示し、**はベンゾクリセン環との単結合を示す。
Rは置換基を示し、Rが置換する環のいずれの位置に結合してもよい。
mは0〜4の整数を示し、mが2以上の場合、隣接するRが互いに結合して環を形成してもよい。)]
は、より好ましくは下記群から選択される基である。
Figure 0006769997
Ar及びArは、それぞれ独立して、下記群から選択されることが好ましい。
Figure 0006769997
(式(a)〜(m)中、
*はトリアジン環との単結合を示す。
Rは置換基を示し、Rが置換する環のいずれの位置に結合してもよい。
kは0〜5の整数を示し、mは0〜4の整数を示し、nは0〜3の整数を示す。
k、m及びnが2以上の場合、隣接するRが互いに結合して環を形成してもよい。
及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1〜8のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数5〜20のヘテロアリール基を示す。
は、置換若しくは無置換の炭素数1〜8のアルキル基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基を示す。)
Ar及びArは置換若しくは無置換のフェニル基であることが好ましい。
〜R13は水素原子であることが好ましい。
上記の化合物は、合成例に記載の方法により製造することができる。また、この反応に倣い、目的物に合わせた既知の代替反応や原料を用いることで、本発明の化合物を合成することができる。
本発明において、水素原子とは、中性子数が異なる同位体、すなわち、軽水素(protium)、重水素(deuterium)、三重水素(tritium)を包含する。
本明細書において、環形成炭素数とは、原子が環状に結合した構造の化合物(例えば、単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、複素環化合物)の当該環自体を構成する原子のうちの炭素原子の数を表す。当該環が置換基によって置換される場合、置換基に含まれる炭素は環形成炭素数には含まない。以下で記載される「環形成炭素数」については、特筆しない限り同様とする。例えば、ベンゼン環は環形成炭素数が6であり、ナフタレン環は環形成炭素数が10であり、ピリジニル基は環形成炭素数5であり、フラニル基は環形成炭素数4である。また、ベンゼン環やナフタレン環に置換基として例えばアルキル基が置換している場合、当該アルキル基の炭素数は、環形成炭素数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の炭素数は環形成炭素数の数に含めない。
本明細書において、環形成原子数とは、原子が環状に結合した構造(例えば単環、縮合環、環集合)の化合物(例えば単環化合物、縮合環化合物、架橋化合物、炭素環化合物、複素環化合物)の当該環自体を構成する原子の数を表す。環を構成しない原子や、当該環が置換基によって置換される場合の置換基に含まれる原子は環形成原子数には含まない。以下で記載される「環形成原子数」については、特筆しない限り同様とする。例えば、ピリジン環は環形成原子数は6であり、キナゾリン環は環形成原子数が10であり、フラン環の環形成原子数が5である。ピリジン環やキナゾリン環の炭素原子にそれぞれ結合している水素原子や置換基を構成する原子については、環形成原子数の数に含めない。また、フルオレン環に置換基として例えばフルオレン環が結合している場合(スピロフルオレン環を含む)、置換基としてのフルオレン環の原子数は環形成原子数の数に含めない。
本明細書において、「置換もしくは無置換の炭素数XX〜YYのZZ基」という表現における「炭素数XX〜YY」は、ZZ基が無置換である場合の炭素数を表すものであり、置換されている場合の置換基の炭素数は含めない。
本明細書において、「置換もしくは無置換の原子数XX〜YYのZZ基」という表現における「原子数XX〜YY」は、ZZ基が無置換である場合の原子数を表すものであり、置換されている場合の置換基の原子数は含めない。
本明細書において、「置換もしくは無置換の」という場合における「無置換」とは前記置換基で置換されておらず、水素原子が結合していることを意味する。
上記各式で示される各基について、以下に詳細に述べる。
アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ナフタセニル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾ[c]フェナントリル基、ベンゾ[g]クリセニル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、ビフェニルイル基、o−ターフェニル基、m−ターフェニル基、p−ターフェニル基、フルオランテニル基等が挙げられる。また、スピロフルオレニル基が挙げられる。
アリール基は、環形成炭素数が6〜20であることが好ましく、より好ましくは6〜12である。アリール基の好ましい一態様としては、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基が挙げられる。
アリーレン基は、上記のアリール基の例示に対応する2価の基が挙げられる。
ヘテロアリール基としては、例えば、ピロリル基、トリアジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリジニル基、インドリル基、イソインドリル基、イミダゾリル基、フリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリニル基、カルバゾリル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、フェノキサジニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、ベンゾチオフェニル基等が挙げられる。また、ベンズイミダゾリル基、キナゾリニル基が挙げられる。
ヘテロアリール基の環形成原子数は、5〜20が好ましく、5〜14がさらに好ましい。ヘテロアリール基の好ましい一態様としては、トリアジニル基、ピリミジニル基、ピリジニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基が挙げられる。
ヘテロアリーレン基は、上記のヘテロアリール基の例示に対応する2価の基が挙げられる。
ハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、好ましくはフッ素原子である。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基等が挙げられる。
アルキル基の炭素数は、1〜10が好ましく、1〜6がさらに好ましい。中でもメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基が好ましい。
シクロアルキル基として、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基等が挙げられる。
シクロアルキル基の環形成炭素数は、3〜10が好ましく、3〜8がさらに好ましく、環形成炭素数3〜6が特に好ましい。
アルキルシリル基は、1〜3つのアルキル基によって置換されたシリル基であり、アルキル基の例としてそれぞれ上記のアルキル基の例が挙げられる。
アルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基等が挙げられる。
アリールシリル基は、1〜3つのアリール基によって置換されたシリル基であり、アリール基の例としてそれぞれ上記のアリール基の例が挙げられる。アリール基の他に上記のアルキル基が置換してもよい。アリールシリル基としては、トリフェニルシリル基、フェニルジメチルシリル基等が挙げられる。
アルコキシ基は、−OYと表され、Yの例として上記のアルキル基の例が挙げられる。
アルコキシ基は、例えばメトキシ基、エトキシ基である。
アリールオキシ基は、−OZと表され、Zの例として上記のアリール基の例が挙げられる。アリールオキシ基は、例えばフェノキシ基である。
アルキルチオ基は、−SYと表され、Yの例として上記のアルキル基の例が挙げられる。
アリールチオ基は、−SZと表され、Zの例として上記のアリール基の例が挙げられる。
アリールアミノ基は、1又は2つのアリール基によって置換されたアミノ基であり、アリール基の例としてそれぞれ上記のアリール基の例が挙げられる。
「置換もしくは無置換の・・・」における置換基、及び置換基Rの例としては、上記で説明した基の他、シアノ基、アミノ基、カルボキシル基等が挙げられる。また、ホスフォリル基が挙げられる。好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基、環形成炭素数6〜20のアリール基、又は環形成原子数5〜20のヘテロアリール基、シアノ基等である。
Ar及びArが置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基である場合の置換基は、好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基、環形成炭素数6〜20のアリール基、含窒素複素環基を除く環形成原子数5〜20のヘテロアリール基、シアノ基等である。含窒素複素環基を除く環形成原子数5〜20のヘテロアリール基としては、例えば、含酸素複素環基、含硫黄複素環基が挙げられる。
これらの置換基は、上記の置換基によってさらに置換されてもよい。
本発明の一態様に係る化合物の例を以下に示す。
Figure 0006769997
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[有機EL素子用材料]
上記の化合物は、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子用材料、好ましくは電子輸送材料として用いることができる。
[有機EL素子]
本発明の一態様に係る有機EL素子は、陰極と陽極の間に少なくとも発光層を含む1以上の有機薄膜層が挟持されていて、当該有機薄膜層の少なくとも1層が上記式(1)で表される化合物を単独又は混合物の成分として含有している。
本発明の一態様に係る有機EL素子は、好ましくは、発光層と陰極との間に電子輸送帯域を有し、当該電子輸送帯域が1以上の有機薄膜層を有し、当該有機薄膜層の少なくとも1層が式(1)で表される化合物を含む。当該少なくとも一層は、好ましくは電子輸送層である。
本発明の一態様に係る有機EL素子の代表的な素子構成としては、基板上に以下の(1)〜(4)等の構造を積層した構造が例示される。
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/正孔輸送帯域/発光層/陰極
(3)陽極/発光層/電子輸送帯域/陰極
(4)陽極/正孔輸送帯域/発光層/電子輸送帯域/陰極
(「/」は各層が隣接して積層されていることを示す。)
電子輸送帯域は、通常、電子注入層及び電子輸送層から選択される1以上の層からなる。正孔輸送帯域は、通常、正孔注入層及び正孔輸送層から選択される1以上の層からなる。
本発明の一態様に係る有機EL素子においては、上記(3)又は(4)における電子輸送帯域に前記式(1)で表される化合物を含有する層が設けられることが好ましい。
電子輸送帯域が、さらに8−キノリノナトリチウム(Liq)を含むことが好ましい。Liqは、式(1)で表される化合物を含む層に含まれていてもよいし、他の電子輸送帯域にある層に含まれていてもよい。
電子輸送帯域は、電子注入層と、少なくとも2つの電子輸送層とを有し、該少なくとも2つの電子輸送層のうち、電子注入層と隣接しない電子輸送層が前記化合物を含むことが好ましい。
また、電子注入層に隣接する電子輸送層に式(1)で表される化合物を含む場合、当該電子輸送層に8−キノリノナトリチウム(Liq)をドープすることも好ましい。
本発明の一形態に係る有機EL素子の電子輸送帯域から陰極の領域は、次の構成を有することが好ましい。
(a)式(1)の化合物を含む第1の電子輸送層/第2の電子輸送層/電子注入層/陰極
(b)式(1)の化合物を含み、Liqがドープされた電子輸送層/電子注入層/陰極
(c)式(1)の化合物を含む第1の電子輸送層/Liqがドープされた第2の電子輸送層/電子注入層/陰極
(d)第1の電子輸送層/式(1)の化合物を含み、Liqがドープされた第2の電子輸送層/電子注入層/陰極
上記(a)の構成が特に好ましい。
以下、有機EL素子の各層について説明する。
(基板)
基板は、発光素子の支持体として用いられる。基板としては、例えば、ガラス、石英、プラスチック等を用いることができる。また、可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、折り曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルからなるプラスチック基板等が挙げられる。
(陽極)
基板上に形成される陽極には、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等を用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン、及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、グラフェン等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、又は金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
(正孔注入層)
正孔注入層は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、芳香族アミン化合物、又は高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)等も使用できる。
正孔注入層に使用される物質の好ましい一態様として、アクセプター性の化合物が挙げられる。アクセプター性の化合物として、電子吸引基が置換された複素環誘導体、電子吸引基が置換されたキノン誘導体、アリールボラン誘導体、又はヘテロアリールボラン誘導体等が好適に用いられ、中でも、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン、FTCNQ(2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン)、又は1,2,3−トリス[(シアノ)(4−シアノ−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)メチレン]シクロプロパン等が好ましく用いられる。
アクセプター性の化合物を含む層は、さらにマトリクス材料を含有する形態であっても好ましい。マトリクス材料としては、有機EL用の材料を幅広く使用することができる。アクセプター性の化合物と共に使用するマトリクス材料として、ドナー性化合物を用いることが好ましく、芳香族アミン化合物を用いることがさらに好ましい。
(正孔輸送層)
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送層には、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体等を使用することができる。ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。尚、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
正孔輸送材料は、好ましくは、下記一般式(H)で表される化合物である。
Figure 0006769997
前記一般式(H)中、Q〜Qは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50の複素環基又は、置換もしくは無置換のアリール基と置換もしくは無置換の複素環基との組合せで構成される基を示す。
アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、インデノフルオレニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、トリフェニレニル基等の置換基が好ましく、複素環基としては、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基等が好ましい。アリール基と複素環基との組合せで構成される基としては、ジベンゾフラン置換のアリール基、ジベンゾチオフェン置換のアリール基、カルバゾール置換のアリール基等が好ましい。これら置換基はさらに置換基を有していてもよい。
好ましい1つの態様として、前記一般式(H)のQ〜Qの少なくとも1つが、アリールアミノ基によってさらに置換されている化合物であることが好ましく、ジアミン誘導体、トリアミン誘導体、又はテトラアミン誘導体であることも好ましい。ジアミン誘導体として、テトラアリール置換ベンジジン誘導体、及びTPTE(4,4’−ビス[N−フェニル−N−[4’−ジフェニルアミノ−1,1’−ビフェニル−4−イル]アミノ]−1,1’−ビフェニル]等が好ましく用いられる。
(発光層のゲスト材料)
発光層は、発光性の高い物質を含む層であり、種々の材料を用いることができる。例えば、発光性の高い物質としては、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。蛍光性化合物は一重項励起状態から発光可能な化合物であり、燐光性化合物は三重項励起状態から発光可能な化合物である。
発光層に用いることができる青色系の蛍光発光材料として、ピレン誘導体、スチリルアミン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、フルオレン誘導体、ジアミン誘導体、トリアリールアミン誘導体等が使用できる。発光層に用いることができる緑色系の蛍光発光材料として、芳香族アミン誘導体等を使用できる。発光層に用いることができる赤色系の蛍光発光材料として、テトラセン誘導体、ジアミン誘導体等が使用できる。
発光層に用いることができる蛍光発光材料としては、中でも、縮合多環芳香族誘導体、スチリルアミン誘導体、縮合環アミン誘導体、ホウ素含有化合物、ピロール誘導体、インドール誘導体、及びカルバゾール誘導体等が好ましい。発光層に用いることができる蛍光発光材料としては、さらに好ましくは、縮合環アミン誘導体、及びホウ素含有化合物が挙げられる。縮合環アミン誘導体は、好ましくは、下記一般式(J)で表される化合物である。
Figure 0006769997
前記一般式(J)中、Q〜Qは、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50のヘテロアリール基を表す。
上記環形成炭素数6〜50のアリール基としては、環形成炭素数6〜12の芳香族炭化水素基がさらに好ましく、フェニル基が特に好ましい。上記環形成原子数5〜50のヘテロアリール基としては、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基等が挙げられ、ジベンゾフラニル基等が好ましい。
は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50の2価のアリール基又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50の2価のアリール基を表す。上記環形成炭素数6〜50の2価のアリール基としては、ピレニル基、クリセニル基、アントラセニル基、フルオレニル基等が挙げられ、ピレニル基が好ましい。上記環形成炭素数6〜50の2価のアリール基としては、ベンゾフロ骨格が1つ以上縮環したフルオレニル基が好ましい。
ホウ素含有化合物としては、例えば、ピロメテン誘導体、及びトリフェニルボラン誘導体等が挙げられる。ここで誘導体とは、当該骨格を部分構造として含む化合物を示す言葉であり、更なる縮合環を形成する化合物、及び置換基同士で環を形成する化合物も包含する。例えば、縮合多環芳香族誘導体の場合は、縮合多環芳香族骨格を部分構造として含む化合物であり、当該縮合多環芳香族骨格にさらに縮合環を形成する化合物、及び当該縮合多環芳香族骨格の置換基同士で環を形成する化合物も包含する。
発光層に用いることができる青色系の燐光発光材料として、イリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体等の金属錯体が挙げられる。発光層に用いることができる緑色系の燐光発光材料としてイリジウム錯体等が挙げられる。発光層に用いることができる赤色系の燐光発光材料として、イリジウム錯体、白金錯体、テルビウム錯体、ユーロピウム錯体等の金属錯体が挙げられる。
イリジウム、オスミウム、及び白金からなる群から選択される金属原子のオルトメタル化錯体である、発光層に用いることができる燐光発光材料は、下記式(K)で表される錯体であることが好ましい。
Figure 0006769997
前記一般式(K)中、Qは、オスミウム、イリジウム及び白金からなる群から選ばれる少なくとも一つの金属を示し、tは、該金属の価数を示し、uは1以上である。
環Q10は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜24のアリール基又は環形成原子数5〜30のヘテロアリール基を表し、環Q11は、窒素をヘテロ環形成原子として含有する置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30のヘテロアリール基を表す。Q12〜Q14は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基である。
uが2以上の時、複数存在する環Q10、環Q11はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。(t−u)が2以上の時、複数存在するQ12〜Q14はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
(t−u)がゼロの時、前記一般式(K)は下記一般式(G)で表され、Q、環Q10、環Q11、Q12〜Q14、tは前記一般式(K)と同じである。
Figure 0006769997
(発光層のホスト材料)
発光層としては、上述した発光性の高い物質(ゲスト材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成としてもよい。発光性の高い物質を分散させるための物質としては、各種のものを用いることができ、発光性の高い物質よりも最低空軌道準位(LUMO準位)が高く、最高被占有軌道準位(HOMO準位)が低い物質を用いることが好ましい。
発光性の高い物質を分散させるための物質(ホスト材料)としては、1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、若しくは亜鉛錯体等の金属錯体、2)オキサジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、若しくはフェナントロリン誘導体等の複素環化合物、3)カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、若しくはクリセン誘導体等の縮合芳香族化合物、4)トリアリールアミン誘導体、若しくは縮合多環芳香族アミン誘導体等の芳香族アミン化合物が使用される。
蛍光発光材料のホスト材料としては、中でも、縮合多環芳香族誘導体を主骨格に持つ化合物であることが好ましく、特に好ましくは、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、及びナフタセン誘導体等が挙げられる。青色ホスト材料(青色蛍光発光材料と共に用いられるホスト材料)、及び緑色ホスト材料(緑色蛍光発光材料と共に用いられるホスト材料)として特に好適なホストは、下記一般式(E)で表されるアントラセン誘導体である。
Figure 0006769997
前記一般式(E)において、ArX1及びArX2は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50のヘテロアリール基を示す。ArX1及びArX2は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリール基、又は環形成原子数5〜30のヘテロアリール基を示すことが好ましい。ArX1及びArX2は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換のフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ジベンゾフラニル基、ナフトベンゾフラニル基、カルバゾリル基であることがさらに好ましい。RX1〜RX8は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基である。
燐光発光材料のホスト材料としては、カルバゾール誘導体、カルバゾールが置換したカルバゾール誘導体、ベンゾ骨格が縮環したカルバゾール誘導体、インデノ骨格が縮環したカルバゾール誘導体、インドロ骨格が縮環したカルバゾール誘導体、ベンゾフロ骨格が縮環したカルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、ピリミジン誘導体、キナゾリン誘導体、フルオランテン誘導体、トリフェニレン誘導体が好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層には、1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、亜鉛錯体等の金属錯体、2)イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、アジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントロリン誘導体等の複素芳香族化合物、3)高分子化合物を使用することができる。
電子輸送層に用いる材料は、好ましくは、イミダゾール誘導体(例えばベンズイミダゾール誘導体、イミダゾピリジン誘導体、ベンズイミダゾフェナントリジン誘導体)、アジン誘導体(例えば、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、イソキノリン誘導体、フェナントロリン誘導体が挙げられ、これらが有する複素環はホスフィンオキサイド系の置換基で置換されていてもよい。)、及び芳香族炭化水素誘導体(例えば、アントラセン誘導体、フルオランテン誘導体が挙げられる)である。好ましい一つの形態は、電子輸送帯域が2以上の電子輸送層を含み、電子輸送層の一つが本発明の一実施形態に係る化合物を含有し、電子輸送層の別の一つが上記電子輸送層に用いる材料を含有するものである。また、別の好ましい一つの形態は、一つの電子輸送層が本発明の一実施形態に係る化合物と上記電子輸送層に用いる材料の両方を含有するものである。上記電子輸送層に用いる材料の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
Figure 0006769997
(電子注入層)
アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。
電子注入層には、8−キノリノナトリチウム(Liq)を用いることもできる。
電子輸送帯域は、さらに電子供与性ドーパント及び有機金属錯体から選択される1以上を含有すると好ましい。
電子供与性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、及び希土類金属化合物等から選ばれた少なくとも一種類が挙げられる。
有機金属錯体としては、アルカリ金属を含む有機金属錯体、アルカリ土類金属を含む有機金属錯体、及び希土類金属を含む有機金属錯体等から選ばれた少なくとも一種類が挙げられる。
アルカリ金属としては、リチウム(Li)(仕事関数:2.93eV)、ナトリウム(Na)(仕事関数:2.36eV)、カリウム(K)(仕事関数:2.28eV)、ルビジウム(Rb)(仕事関数:2.16eV)、セシウム(Cs)(仕事関数:1.95eV)等が挙げられる。
アルカリ土類金属としては、カルシウム(Ca)(仕事関数:2.9eV)、ストロンチウム(Sr)(仕事関数:2.0eV以上2.5eV以下)、バリウム(Ba)(仕事関数:2.52eV)等が挙げられる。
希土類金属としては、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、セリウム(Ce)、テルビウム(Tb)、イッテルビウム(Yb)等が挙げられる。
アルカリ金属化合物としては、酸化リチウム(LiO)、酸化セシウム(CsO)、酸化カリウム(KO)等のアルカリ酸化物、フッ化リチウム(LiF)、フッ化ナトリウム(NaF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カリウム(KF)等のアルカリハロゲン化物等が挙げられ、フッ化リチウム(LiF)、酸化リチウム(LiO)、フッ化ナトリウム(NaF)が好ましい。
アルカリ土類金属化合物としては、酸化バリウム(BaO)、酸化ストロンチウム(SrO)、酸化カルシウム(CaO)及びこれらを混合したストロンチウム酸バリウム(BaSr1−xO)(0<x<1)、カルシウム酸バリウム(BaCa1−xO)(0<x<1)等が挙げられ、BaO、SrO、CaOが好ましい。
希土類金属化合物としては、フッ化イッテルビウム(YbF)、フッ化スカンジウム(ScF)、酸化スカンジウム(ScO)、酸化イットリウム(Y)、酸化セリウム(Ce)、フッ化ガドリニウム(GdF)、フッ化テルビウム(TbF)等が挙げられ、YbF、ScF、TbFが好ましい。
有機金属錯体としては、上記の通り、それぞれ金属イオンとしてアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、希土類金属イオンの少なくとも一つ含有するものであれば特に限定はない。また、配位子にはキノリノール、ベンゾキノリノール、アクリジノール、フェナントリジノール、ヒドロキシフェニルオキサゾール、ヒドロキシフェニルチアゾール、ヒドロキシジアリールオキサジアゾール、ヒドロキシジアリールチアジアゾール、ヒドロキシフェニルピリジン、ヒドロキシフェニルベンゾイミダゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、ヒドロキシフルボラン、ビピリジル、フェナントロリン、フタロシアニン、ポルフィリン、シクロペンタジエン、β−ジケトン類、アゾメチン類、及びそれらの誘導体等が好ましいが、これらに限定されるものではない。
有機金属錯体としては、8−キノリノナトリチウム等が挙げられる。
電子輸送層がアルカリ金属、アルカリ土類金属の少なくともいずれかを含有する場合、電子輸送層中の含有比率は、好ましくは0.1〜50質量%、より好ましくは0.1〜20質量%、さらに好ましくは1〜10質量%であり、電子輸送層がアルカリ金属を含む有機金属錯体及びアルカリ土類金属を含む有機金属錯体の少なくともいずれかを含有する場合、電子輸送層中の含有比率は、好ましくは、1〜99質量%、より好ましくは10〜90質量%である。
(陰極)
陰極には、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等を用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族又は第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、及びマグネシウム(Mg)等のアルカリ土類金属、及びこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)等の希土類金属及びこれらを含む合金等が挙げられる。
上記の有機EL素子は、様々な電子機器に使用でき、例えば壁掛けテレビのフラットパネルディスプレイ等の平面発光体、複写機、プリンター、液晶ディスプレイのバックライト又は計器類等の光源、表示板、標識灯等に利用できる。また、本発明の化合物は、有機EL素子だけでなく、電子写真感光体、光電変換素子、太陽電池、イメージセンサー等の分野においても使用できる。
合成例1:化合物A−1の合成
化合物A−1の合成スキームを次に示す。
Figure 0006769997
アルゴン雰囲気下、10−ブロモベンゾ[g]クリセン(2.50g,7.00mmol)、2,4−ジフェニル−6−[3−[3−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)フェニル]フェニル]−1,3,5−トリアジン(3.58g,7.00mmol)、[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付加物(0.229g,0.280mmol)、炭酸ナトリウム(2.23g,21.0mmol)の混合物に、1,4−ジオキサン(85mL)、水(10.5mL)を加え、100℃で17時間撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、トルエン(200mL)、水(200mL)を加え、分液した後に、有機層を減圧濃縮した。減圧濃縮した有機層をトルエンに溶解し、シリカゲルのカラムクロマトグラフィーに通した。得られた溶液を減圧濃縮し、トルエン、メタノール混合溶媒を用いて再結晶法により精製し、化合物A−1(2.21g,3.31mmol)を得た。化合物A−1の収率は、47%であった。本化合物は、質量分析の結果、m/e=661であり、上記化合物A−1(Exact mass:661.25)と同定した。
合成例2:化合物A−2の合成
化合物A−2の合成スキームを次に示す。
Figure 0006769997
アルゴン雰囲気下、ベンゾ[g]クリセンー10−イルボロン酸(3.44g,10.7mmol)、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(4.15g,10.7mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(0.247g,0.214mmol)、炭酸ナトリウム(3.39g,32.0mmol)の混合物に、トルエン(18mL)、1,4−ジメトキシエタン(53mL)、水(16mL)を加え、100℃で7時間撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、析出した結晶をろ別した。ろ別した結晶をトルエンに溶解し、シリカゲルのカラムクロマトグラフィーに通した。得られた溶液を減圧濃縮し、トルエンを用いて再結晶法により精製し、化合物A−2(3.45g,5.89mmol)を得た。化合物A−2の収率は、55%であった。本化合物は、質量分析の結果、m/e=585であり、上記化合物A−2(Exact mass:585.22)と同定した。
合成例3:化合物A−3の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに2−(4−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンを用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−3を得た。収率は86%であった。質量分析の結果、m/e=585であり、上記化合物A−3(Exact mass:585.22)と同定した。
合成例4:化合物A−4の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンを用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−4を得た。収率は70%であった。質量分析の結果、m/e=661であり、上記化合物A−4(Exact mass:661.25)と同定した。
合成例5:化合物A−5の合成
(5−1):中間体(5−1)の合成
Figure 0006769997
アルゴン雰囲気下、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン(20.6g,60.0mmol)、3−ブロモフェニルボロン酸(12.0g,60.0mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(1.39g,1.2mmol)、炭酸カリウム(24.9g,180mmol)の混合物に、1,4−ジメトキシエタン(300mL)、水(60mL)を加え、80℃で7時間撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、分液した後に、有機層を減圧濃縮した。減圧濃縮した有機層をジクロロメタンに溶解し、シリカゲルのカラムクロマトグラフィーに通した。得られた溶液を減圧濃縮し、中間体5−1(12.5g,27.0mmol)を得た。中間体5−1の収率は、45%であった。
(5−2):化合物A−5の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体5−1を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−5を得た。収率は85%であった。質量分析の結果、m/e=661であり、上記化合物A−5(Exact mass:661.25)と同定した。
合成例6:化合物A−6の合成
(6−1):中間体(6−1)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4−フェニル−6−(3−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンを用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体6−1を得た。収率は40%であった。
(6−2):化合物A−6の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体6−1を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−6を得た。収率は81%であった。質量分析の結果、m/e=661であり、上記化合物A−6(Exact mass:661.25)と同定した。
合成例7:化合物A−7の合成
(7−1):中間体(7−1)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4−フェニル−6−(2−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンを用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体7−1を得た。収率は45%であった。
(7−2):化合物A−7の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体7−1を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−7を得た。収率は75%であった。質量分析の結果、m/e=661であり、上記化合物A−7(Exact mass:661.25)と同定した。
合成例8:化合物A−8の合成
(8−1):中間体(8−1)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンを用い、3−ブロモフェニルボロン酸の代わりに2−ブロモフェニルボロン酸を用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体8−1を得た。収率は51%であった。
(8−2):化合物A−8の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体8−1を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−8を得た。収率は75%であった。質量分析の結果、m/e=585であり、上記化合物A−8(Exact mass:585.22)と同定した。
合成例9:化合物A−9の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに2−(4−ブロモフェニル)−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル−1,3,5−トリアジンを用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−9を得た。収率は85%であった。質量分析の結果、m/e=661であり、上記化合物A−9(Exact mass:661.25)と同定した。
合成例10:化合物A−10の合成
(10−1):中間体(10−1)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4−フェニル−6−(3−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンを用い、3−ブロモフェニルボロン酸の代わりに4−ブロモフェニルボロン酸を用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体10−1を得た。収率は45%であった。
(10−2):化合物A−10の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体10−1を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−10を得た。収率は82%であった。質量分析の結果、m/e=661であり、上記化合物A−10(Exact mass:661.25)と同定した。
合成例11:化合物A−11の合成
(11−1):中間体(11−1)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4−フェニル−6−(2−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンを用い、3−ブロモフェニルボロン酸の代わりに4−ブロモフェニルボロン酸を用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体11−1を得た。収率は40%であった。
(11−2):化合物A−11の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体11−1を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−11を得た。収率は70%であった。質量分析の結果、m/e=661であり、上記化合物A−11(Exact mass:661.25)と同定した。
合成例12:化合物A−12の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに2−(3−ブロモ−5−フェニルフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンを用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−12を得た。収率は80%であった。質量分析の結果、m/e=661であり、上記化合物A−12(Exact mass:661.25)と同定した。
合成例13:化合物A−13の合成
(13−1):中間体(13−1)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンを用い、3−ブロモフェニルボロン酸の代わりに(8−ブロモジベンゾフラン−2−イル)ボロン酸を用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体13−1を得た。収率は65%であった。
(13−2):化合物A−13の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体13−1を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−13を得た。収率は71%であった。質量分析の結果、m/e=675であり、上記化合物A−13(Exact mass:675.23)と同定した。
合成例14:化合物A−14の合成
(14−1):中間体(14−1)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4,6−ビス(1−ナフチル)−1,3,5−トリアジンを用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体14−1を得た。収率は44%であった。
(14−2):化合物A−14の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体14−1を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−14を得た。収率は58%であった。質量分析の結果、m/e=685であり、上記化合物A−14(Exact mass:685.25)と同定した。
合成例15:化合物A−15の合成
(15−1):中間体(15−1)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4,6−ビス(2−ナフチル)−1,3,5−トリアジンを用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体15−1を得た。収率は51%であった。
(15−2):化合物A−15の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体15−1を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−15を得た。収率は73%であった。質量分析の結果、m/e=685であり、上記化合物A−15(Exact mass:685.25)と同定した。
合成例16:化合物A−16の合成
(16−1):中間体(16−1)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4−(9,9−ジフェニルフルオレン−4−イル)−6−フェニル−1,3,5−トリアジンを用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体16−1を得た。収率は62%であった。
(16−2):化合物A−16の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体16−1を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−16を得た。収率は73%であった。質量分析の結果、m/e=825であり、上記化合物A−16(Exact mass:825.31)と同定した。
合成例17:化合物A−17の合成
(17−1):中間体(17−1)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4−(9,9−ジフェニルフルオレン−2−イル)−6−フェニル−1,3,5−トリアジンを用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体17−1を得た。収率は58%であった。
(17−2):化合物A−17の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体17−1を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−17を得た。収率は73%であった。質量分析の結果、m/e=825であり、上記化合物A−17(Exact mass:825.31)と同定した。
合成例18:化合物A−18の合成
(18−1):中間体(18−1)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに2,4−ジクロロ−6−フェニル−1,3,5−トリアジンを用い、3−ブロモフェニルボロン酸の代わりにジベンゾフラン−1−イルボロン酸を用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体18−1を得た。収率は42%であった。
(18−2):中間体(18−2)の合成
Figure 0006769997
中間体5−1の合成において、2−クロロ−4−フェニル−6−(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体18−1を用いた他は中間体5−1の合成と同様に合成し、中間体18−2を得た。収率は51%であった。
(18−3):化合物A−18の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに中間体18−2を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−18を得た。収率は73%であった。質量分析の結果、m/e=675であり、上記化合物A−18(Exact mass:675.23)と同定した。
合成例19:化合物A−19の合成
Figure 0006769997
化合物A−2の合成において、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンを用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、化合物A−19を得た。収率は53%であった。質量分析の結果、m/e=509であり、上記化合物A−19(Exact mass:509.19)と同定した。
合成例20:化合物A−20の合成
Figure 0006769997
アルゴン雰囲気下、3−クロロベンゾ[a]トリフェニレン(2.19g,7.00mmol)、2,4−ジフェニル−6−[4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)フェニル]−1,3,5−トリアジン(3.05g,7.00mmol)、酢酸パラジウム(0.079g,0.350mmol)、SPhos(0.287g,0.700mmol)、リン酸カリウム(4.46g,21.0mmol)の混合物に、キシレン(80mL)を加え、100℃で12時間撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、析出した結晶をろ別した。ろ別した結晶をトルエンに溶解し、シリカゲルのカラムクロマトグラフィーに通した。得られた溶液を減圧濃縮し、トルエンを用いて再結晶法により精製し、化合物A−20(2.66g,4.55mmol)を得た。化合物A−20の収率は、65%であった。本化合物は、質量分析の結果、m/e=585であり、上記化合物A−20(Exact mass:585.22)と同定した。3−クロロベンゾ[a]トリフェニレンは特開2014−19679号公報に記載の方法を用いて合成した。
合成例21:化合物A−21の合成
Figure 0006769997
化合物A−20の合成において、2,4−ジフェニル−6−[4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)フェニル]−1,3,5−トリアジンの代わりに2,4−ジフェニル−6−[3−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)フェニル]−1,3,5−トリアジンを用いた他は化合物A−20の合成と同様に合成し、化合物A−21を得た。収率は60%であった。質量分析の結果、m/e=585であり、上記化合物A−21(Exact mass:585.22)と同定した。
合成例22:化合物A−22の合成
(22−1):中間体(22−1)の合成
Figure 0006769997
アルゴン雰囲気下、3−クロロベンゾ[a]トリフェニレン(15.6g,50.0mmol)、N−ブロモスクシンイミド(10.7g,60.2mmol)、の混合物に、N,N−ジメチルホルムアミド(170mL)を加え、100℃で12時間撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、反応溶液を水に注ぎ、析出した結晶をろ別した。ろ別した結晶を水、メタノールで洗浄し、中間体22−1(10.8g,27.5mmol)を得た。中間体22−1の収率は、55%であった。
(22−2):中間体(22−2)の合成
Figure 0006769997
化合物A−1の合成において、2,4−ジフェニル−6−[3−[3−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)フェニル]フェニル]−1,3,5−トリアジンの代わりにフェニルボロン酸を用いた他は化合物A−2の合成と同様に合成し、中間体22−2を得た。収率は90%であった。
(22−3):化合物A−22
Figure 0006769997
化合物A−20の合成において、3−クロロベンゾ[a]トリフェニレンの代わりに中間体22−2を用いた他は化合物A−20の合成と同様に合成し、化合物A−22を得た。収率は62%であった。質量分析の結果、m/e=661であり、上記化合物A−22(Exact mass:661.25)と同定した。
[有機EL発光素子の作製・評価]
実施例1
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマティック社製)をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。ITO透明電極の膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして下記化合物HIを蒸着し、膜厚5nmの化合物HI膜を形成した。HI膜は正孔注入層として機能する。
この化合物HI膜上に、第1正孔輸送材料として下記芳香族アミン誘導体(化合物HT−1)を蒸着し、膜厚80nmの第1正孔輸送層を成膜した。
第1正孔輸送層の成膜に続けて、第2正孔輸送材料として下記芳香族アミン誘導体(化合物HT−2)を蒸着し、膜厚10nmの第2正孔輸送層を成膜した。
さらに、この第2正孔輸送層上に、ホスト材料として下記化合物BHと、燐光発光ドーパント材料としての下記化合物BDとを共蒸着し、膜厚25nmの発光層を成膜した。発光層内における化合物BDの濃度は4.0質量%であった。この共蒸着膜は発光層として機能する。
そして、この発光層成膜に続けて下記化合物A−1を膜厚10nmで成膜した。この化合物A−1膜は第1電子輸送層として機能する。
この第1電子輸送層上に、下記化合物ET−1を蒸着し、膜厚15nmの第2電子輸送層を成膜した。
次に、第2電子輸送層上にLiFを蒸着して、膜厚1nmのLiF膜を形成した。
このLiF膜上に金属Alを蒸着させ、金属陰極を膜厚80nmで形成した。
実施例1の有機EL素子は、図1に示す層構成を有し、各層は下記構成を有している。
ITO(130nm)/HI(5nm)/HT−1(80nm)/HT−2(10nm)/BH:BD(25nm:4質量%)/化合物A−1(10nm)/ET−1(15nm)/LiF(1nm)/Al(80nm)
Figure 0006769997
作製した有機EL素子について、以下のように駆動電圧、外部量子効率(EQE)を測定した。結果を表1に示す。
・駆動電圧
電流密度が10mA/cmとなるようにITO透明電極と金属Al陰極との間に通電したときの電圧(単位:V)を計測した。
・外部量子効率(EQE)
分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行なったと仮定し外部量子効率EQE(単位:%)を算出した。
比較例1、3及び4
化合物A−1を、比較例化合物B−1、B−2又はB−3に置き換えた以外は実施例1と同様に素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
Figure 0006769997
Figure 0006769997
表1より、本発明の一形態に係る化合物を電子輸送材料として用いると、駆動電圧が低下することがわかる。
実施例2
実施例1において、第1電子輸送層、第2電子輸送層及び金属陰極の構成を下記のように変更した以外は実施例1と同様に素子を作製し、駆動電圧、外部量子効率(EQE)及び素子寿命(LT95)を測定し評価した。結果を表2に示す。
化合物A−1:Liq(25:50%)/Liq(1nm)/Al(80)
Figure 0006769997
・素子寿命(LT95)
電流密度が50mA/cmで、初期輝度が3%低下するまでの時間を測定した。
実施例3
実施例2における化合物A−1を化合物A−2に変更した以外は実施例2と同様に素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
化合物A−2:Liq(25:50%)/Liq(1nm)/Al(80)
比較例2
実施例2における化合物A−1を比較化合物B−1に変更した以外は実施例2と同様に素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
化合物B−1:Liq(25:50%)/Liq(1nm)/Al(80)
実施例4〜23、及び比較例5及び6
実施例2における化合物A−1を表2に示す化合物に変更した以外は実施例2と同様に素子を作製し、評価した。結果を表2に示す。
使用した各化合物は以下の通りである。
Figure 0006769997
Figure 0006769997
表2から、本発明の一形態に係る化合物を含み、Liqがドープされた電子輸送層を有する素子は、駆動電圧が低下し、外部量子効率が向上し、素子寿命が顕著に向上することがわかる。
上記に本発明の実施形態及び/又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び/又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。

Claims (17)

  1. 下記式(2)で表される化合物。
    Figure 0006769997
    (式(2)中、
    〜R13はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数3〜30のアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数8〜30のアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の環形成原子数5〜20のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1〜10のアルキルチオ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリールチオ基、又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30のアリールアミノ基である。
    は、単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリーレン基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数5〜20のヘテロアリーレン基である。
    Ar及びArは、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜20のヘテロアリール基である。)
  2. が、単結合、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のナフチレン基、置換若しくは無置換のアントラセニレン基、置換若しくは無置換のフェナントリレン基、置換若しくは無置換のビフェニレン基、置換若しくは無置換のターフェニレン基、置換若しくは無置換のクリセニレン基、置換若しくは無置換のベンゾフェナントリレン基、置換若しくは無置換のベンゾクリセニレン基、置換若しくは無置換のフルオレニレン基、置換若しくは無置換のフルオランテニレン基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニレン基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニレン基である請求項1に記載の化合物。
  3. 下記式(3)で表される請求項1又は2に記載の化合物。
    Figure 0006769997
    [式(3)中、
    〜R13,Ar及びArは、前記式(1)で定義した通りである。
    は、単結合、又は下記群から選択される基である。
    Figure 0006769997
    (式中、
    *はトリアジン環との単結合を示し、**はベンゾクリセン環との単結合を示す。
    Rは置換基を示し、Rが置換する環のいずれの位置に結合してもよい。
    mは0〜4の整数を示し、mが2以上の場合、隣接するRが互いに結合して環を形成してもよい。)]
  4. Ar及びArが、それぞれ独立して、下記群から選択される基である請求項1〜のいずれかに記載の化合物。
    Figure 0006769997
    (式(a)〜(m)中、
    *はトリアジン環との単結合を示す。
    Rは置換基を示し、Rが置換する環のいずれの位置に結合してもよい。
    kは0〜5の整数を示し、mは0〜4の整数を示し、nは0〜3の整数を示す。
    k、m及びnが2以上の場合、隣接するRが互いに結合して環を形成してもよい。
    及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1〜8のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数5〜20のヘテロアリール基を示す。
    は、置換若しくは無置換の炭素数1〜8のアルキル基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基を示す。)
  5. Ar及びArが置換若しくは無置換のフェニル基である請求項1〜のいずれかに記載の化合物。
  6. Ar及びArが置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜20のアリール基である場合の置換基が、炭素数1〜10のアルキル基、環形成炭素数6〜20のアリール基、含窒素複素環基を除く環形成原子数5〜20のヘテロアリール基及びシアノ基から選択される請求項1〜のいずれかに記載の化合物。
  7. 前記含窒素複素環基を除く環形成原子数5〜20のヘテロアリール基が、含酸素複素環基及び含硫黄複素環基から選択される請求項に記載の化合物。
  8. 〜R13が水素原子である請求項1〜のいずれかに記載の化合物。
  9. 請求項1〜のいずれかに記載の化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
  10. 請求項1〜のいずれかに記載の化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子の電子輸送材料。
  11. 陰極と陽極の間に少なくとも発光層を含む1以上の有機薄膜層が挟持されている有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機薄膜層の少なくとも1層が請求項1〜のいずれかに記載の化合物を単独若しくは混合物の成分として含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12. 前記発光層と前記陰極との間に電子輸送帯域を有し、前記電子輸送帯域が1以上の有機薄膜層を有し、前記有機薄膜層の少なくとも1層が前記化合物を含む請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13. 前記電子輸送帯域の有機薄膜層の少なくとも1層が、電子輸送層である請求項12に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  14. 前記電子輸送帯域が、さらに8−キノリノナトリチウムを含む請求項12又は13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  15. 前記電子輸送帯域が、電子注入層と、少なくとも2層の電子輸送層とを有し、該少なくとも2層の電子輸送層のうち、該電子注入層と隣接しない前記電子輸送層が前記化合物を含む請求項12〜14のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  16. 前記陽極と前記発光層との間に正孔輸送層を有する請求項11〜15のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  17. 請求項11〜16のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した電子機器。
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