JP7046908B2 - 化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器 - Google Patents

化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、化合物、該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、該化合物を使用した有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該有機エレクトロルミネッセンス素子を含む電子機器に関する。
一般に有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)は、陽極、陰極、及び陽極と陰極に挟まれた有機層から構成されている。両電極間に電圧が印加されると、陰極側から電子、陽極側から正孔が発光領域に注入され、注入された電子と正孔は発光領域において再結合して励起状態を生成し、励起状態が基底状態に戻る際に光を放出する。従って、電子又は正孔を効率よく発光領域に輸送し、電子と正孔との再結合を容易にする化合物の開発は、高効率有機EL素子を得る上で重要である。
そのような化合物として、特許文献1には、9,9-ジフェニルフルオレニル基が中心窒素原子に直接又はリンカーを介して結合し、さらに、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基及びカルバゾリル基からなる群から選ばれる2つの基が中心窒素原子に直接又はリンカーを介して結合した化合物が記載されている。該化合物は正孔輸送層に使用されている。
特許文献2はN-カルバゾリル基が中心窒素原子に直接又はリンカーを介して結合したアミン化合物を正孔輸送層に使用することを開示している。該アミン化合物の例示化合物として、ジベンゾフラニル基が中心窒素原子に直結した化合物が記載されている。
特許文献3は、下記式(1)で表される基、下記式(2)又は(3)で表される基、並びに、下記式(2)又は(3)で表される基及び置換もしくは無置換のアリール基からなる群から選ばれる基、が中心窒素原子に結合したアミン化合物を正孔輸送層又は正孔注入層に使用することを記載している。
Figure 0007046908000001

(式中、Xは酸素原子又NArであり、Arは置換もしくは無置換の環形成炭素数6~14のアリール基である。)
しかし、本発明の化合物は特許文献1~3に記載されていない。
国際公開第2016/006711号 国際公開第2016/072690号 国際公開第2010/061824号
従来、有機EL素子の製造に有用な多くの化合物が報告されているが、有機EL素子の特性をさらに向上させる化合物が依然として求められている。
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、寿命がより改善された有機EL素子及びそのような有機EL素子を実現する新規化合物を提供すること目的とする。
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、下記式(1)で表される化合物であれば、寿命がより改善された有機EL素子を実現することを見出した。
すなわち、一態様において、本発明は下記式(1)で表される化合物(以下、化合物(1)と称することもある)を提供する。
Figure 0007046908000002

(上記式中、
~R及びR11~R18はそれぞれ独立して
水素原子、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素数7~36のアラルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基からなる群から選ばれる置換基を有するモノ又はジ置換アミノ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基からなる群から選ばれる置換基を有するモノ、ジ又はトリ置換シリル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロアルコキシ基、
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、
ハロゲン原子、
シアノ基、又は
ニトロ基であり、
とR、R~Rから選ばれる隣接する2つの基、R11~R14から選ばれる隣接する2つの基、及びR15~R18から選ばれる隣接する2つの基は互いに結合して環構造を形成してもよい。
Arは置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であり、該アリール基は6員環のみで形成される。
nは1又は2である。
aは0、1、2、又は3である。aが0であるとき、Arは中心窒素原子に直結し、aが2又は3であるとき、2又は3個のLは同一でも異なっていてもよい。
bは1、2、又は3である。bが2又は3であるとき、2又は3個のLは同一でも異なっていてもよい。
cは1、2、又は3である。cが1であるとき、Lは下記式(L3-1)又は(L3-2)で表される基である。cが2又は3であるとき、2又は3個のLは同一でも異なっていてもよく、且つ、2又は3個のLのうちの少なくとも1つは下記式(L3-1)又は(L3-2)で表される基であり、それ以外は置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基である。
Figure 0007046908000003

(式(L3-1)及び(L3-2)中、R21~R25は、それぞれ独立に、前記R~Rと同様に定義される。また、*aは中心窒素原子に直接又は間接的に結合し、*bはカルバゾール構造の窒素原子に直接又は間接的に結合する。)
また、L及びLはそれぞれ独立して置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基である。)
他の態様において、本発明は化合物(1)を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を提供する。
さらに他の態様において、本発明は陰極、陽極、及び該陰極と該陽極の間に配置された有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、該有機層は発光層を含み、該有機層の少なくとも1層が化合物(1)を含む有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
さらに他の態様において、本発明は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備える電子機器を提供する。
化合物(1)は寿命がより改善された有機EL素子を実現する。
本発明の一態様に係る有機EL素子の構成を示す概略図である。
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ZZ基」という場合における「無置換ZZ基」とは、ZZ基の水素原子が置換基で置換されていないことを意味する。
本明細書において、「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)、及び三重水素(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には含まない。以下で記される「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、ピリジン環は環形成炭素数5であり、フラン環は環形成炭素数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(例えば環を構成する原子の結合手を終端する水素原子)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は5である。ピリジン環やキナゾリン環の環形成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(スピロビ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。
本発明の一態様に係る化合物(化合物(1))は、下記式(1)で表される。
Figure 0007046908000004
化合物(1)は、好ましくは下記式(2)で表される。
Figure 0007046908000005
前記式(1)及び(2)中の各記号について、以下に説明する。
~R及びR11~R18は、それぞれ独立して、水素原子;置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のアルキル基;置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30、好ましくは3~10、より好ましくは3~8、さらに好ましくは5又は6のシクロアルキル基;置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30、好ましくは6~25、より好ましくは6~18のアリール基;置換もしくは無置換の炭素数7~36、好ましくは7~26、より好ましくは7~20のアラルキル基;置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のアルコキシ基;置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30、好ましくは6~25、より好ましくは6~18のアリールオキシ基;置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のアルキル基及び置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30、好ましくは6~25、より好ましくは6~18のアリール基からなる群から選ばれる置換基を有するモノ、ジ又はトリ置換シリル基;置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のハロアルキル基;置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のハロアルコキシ基;置換もしくは無置換の環形成原子数5~30、好ましくは5~24、より好ましくは5~13のヘテロアリール基;ハロゲン原子;シアノ基;又はニトロ基である。
前記置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基において、該アルキル基は、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、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基(異性体基を含む)、ヘキシル基(異性体基を含む)、ヘプチル基(異性体基を含む)、オクチル基(異性体基を含む)、ノニル基(異性体基を含む)、デシル基(異性体基を含む)、ウンデシル基(異性体基を含む)、又はドデシル基(異性体基を含む)である。これらの中でも、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、s-ブチル基、t-ブチル基、及びペンチル基(異性体基を含む)が好ましく、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、s-ブチル基、及びt-ブチル基がより好ましく、メチル基及びt-ブチル基がさらに好ましい。
前記置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基において、該シクロアルキル基は、例えば、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、又はシクロヘプチル基である。これらの中でも、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基が好ましい。
前記置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基において、該アリール基は、例えば、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ビフェニレニル基、ナフチル基、アントリル基、ベンゾアントリル基、フェナントリル基、ベンゾフェナントリル基、フェナレニル基、ピセニル基、ペンタフェニル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾクリセニル基、又はトリフェニレニル基である。これらの中でも、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、及びナフチル基が好ましく、フェニル基、ビフェニリル基、及びナフチル基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。
前記置換もしくは無置換の炭素数7~36のアラルキル基において、該アラルキル基のアリール部位は上記の環形成炭素数6~30、好ましくは6~25、より好ましくは6~18のアリール基から選択され、アルキル部位は上記の置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のアルキル基から選択される基に相当する。該アラルキル基は、例えば、ベンジル基、フェネチル基、又はフェニルプロピル基であり、ベンジル基が好ましい。
前記置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基において、該アルコキシ基のアルキル部位は上記置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のアルキル基から選択される。該アルコキシ基としては、t-ブトキシ基、プロポキシ基、エトキシ基、及びメトキシ基が好ましく、エトキシ基及びメトキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。
前記置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基において、該アリールオキシ基のアリール部位は上記置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30、好ましくは6~25、より好ましくは6~18のアリール基から選択される。該アリールオキシ基としては、ターフェニルオキシ基、ビフェニルオキシ基、及びフェノキシ基が好ましく、ビフェニルオキシ基及びフェノキシ基がより好ましく、フェノキシ基がさらに好ましい。
前記モノ、ジ又はトリ置換シリル基が有する置換基は、上記置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のアルキル基、及び、上記置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30、好ましくは6~25、より好ましくは6~18のアリール基から選択される。トリ置換シリル基が好ましく、例えば、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、プロピルジメチルシリル基、イソプロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジメチルシリル基、t-ブチルジフェニルシリル基、及びトリトリルシリル基が挙げられる。
前記置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロアルキル基において、該ハロアルキル基は上記炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のアルキル基の少なくとも1個、好ましくは1~7個の水素原子、又は全ての水素原子をフッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子からなる群から選ばれるハロゲン原子、好ましくはフッ素原子で置換して得られる基が挙げられる。該ハロアルキル基は炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のフルオロアルキル基が好ましく、ヘプタフルオロプロピル基(異性体を含む)、ペンタフルオロエチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、及びトリフルオロメチル基がより好ましく、ペンタフルオロエチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、及びトリフルオロメチル基がさらに好ましく、トリフルオロメチル基が特に好ましい。
前記置換もしくは無置換のハロアルコキシ基において、該ハロアルコキシ基のハロアルキル部位は上記炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のハロアルキル基から選択される。該ハロアルコキシ基は炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のフルオロアルコキシ基が好ましく、ヘプタフルオロプロポキシ基(異性体を含む)、ペンタフルオロエトキシ基、2,2,2-トリフルオロエトキシ基、及びトリフルオロメトキシ基がより好ましく、ペンタフルオロエトキシ基、2,2,2-トリフルオロエトキシ基、及びトリフルオロメトキシ基がさらに好ましく、トリフルオロメトキシ基が特に好ましい。
前記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において、該ヘテロアリール基は1~5個、好ましくは1~3個、より好ましくは1~2個の環形成ヘテロ原子を含む。該環形成ヘテロ原子は、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子から選択される。該ヘテロアリール基の自由結合手は環形成炭素原子上に存在するか、又は、構造的に可能な場合には、環形成窒素原子上に存在してもよい。
該ヘテロアリール基としては、例えば、ピロリル基、フリル基、チエニル基、ピリジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基(ベンゾチエニル基、以下同様)、インドリジニル基、ベンゾイミダゾリル基、インダゾリル基、ジベンゾフラニル基、ナフトベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基(ジベンゾチエニル基、以下同様)、ナフトベンゾチオフェニル基(ナフトベンゾチエニル基、以下同様)、カルバゾリル基、及びベンゾカルバゾリル基が挙げられる。これらの中でも、フリル基、チエニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ナフトベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ナフトベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、及びベンゾカルバゾリル基が好ましく、チエニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ナフトベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ナフトベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、及びベンゾカルバゾリル基がより好ましい。該置換ヘテロアリール基としては、例えば、9-フェニルカルバゾリル基、9-ビフェニリルカルバゾリル基、9-フェニルフェニルカルバゾリル基、9-ナフチルカルバゾリル基、フェニルジベンゾフラニル基、及びフェニルジベンゾチオフェニル基が好ましい。
ハロゲン原子はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子でありフッ素原子が好ましい。
とR、R~Rから選ばれる隣接する2つの基、R11~R14から選ばれる隣接する2つの基、R15~R18から選ばれる隣接する2つの基は互いに結合して環構造を形成してもよい。
本発明の一態様において、前記隣接する2つの基は互いに結合せず、従って、環構造を形成しなくてもよい。
前記環構造としては、例えば、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素環、置換もしくは無置換の環形成炭素数5~18の脂肪族炭化水素環、置換もしくは無置換の環形成原子数6~18の芳香族複素環、及び置換もしくは無置換の環形成原子数5~18の脂肪族複素環が挙げられる。
前記環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン、ビフェニレン、ナフタレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、ピレン、クリセン、及びトリフェニレンからなる群から選ばれる芳香族炭化水素環が挙げられる。
前記環形成炭素数5~18の脂肪族炭化水素環としては、例えば、シクロペンテン環、シクロペンタジエン環、シクロヘキセン環、シクロヘキサジエン環、及び、前記環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素環を部分的に水素化して得られる脂肪族環が挙げられる。
前記環形成原子数5~18の芳香族複素環としては、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、ピリジン、イミダゾール、ピラゾール、インドール、イソインドール、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾイミダゾール、インダゾール、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ナフトベンゾチオフェン、カルバゾール、及びベンゾカルバゾール、からなる群から選ばれる芳香族複素環が挙げられる。
前記環形成原子数5~18の脂肪族複素環としては、例えば、上記環形成原子数5~18の芳香族複素環を部分的に水素化して得られる脂肪族環が挙げられる。
~R及びR11~R18は、それぞれ独立して、好ましくは水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、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、ハロゲン原子、又はシアノ基であり;より好ましくは水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、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、ハロゲン原子、又はシアノ基であり;さらに好ましくは水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、ハロゲン原子、又はシアノ基;特に好ましくは水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基である。
本発明の一態様において、R~R及びR11~R18は全て水素原子であってもよい。
Arは、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30、好ましくは6~25、より好ましくは6~18のアリール基である。該アリール基は6員環(ベンゼン環)のみで形成される。すなわち、該アリール基は、6員環の単環基、6員環のみで形成される縮合環基、又は6員環のみで形成される環集合基であり、例えば5員環を含むアリール基は含まれない。
前記6員環の単環基はフェニル基である。
前記6員環のみで形成される縮合環基は2以上のベンゼン環が縮合した環系の1価の基である。該縮合環基としては、例えば、ナフチル基、アントリル基、ベンゾアントリル基、フェナントリル基、ベンゾフェナントリル基、フェナレニル基、ピセニル基、ペンタフェニル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾクリセニル基、ペリレニル基、及びトリフェニレニル基が挙げられる。
前記6員環のみで形成される環集合基は、2以上のベンゼン環が単結合を介して連結した環系の1価の基である。該環集合基としては、例えば、ビフェニル及びターフェニルの1価の残基が挙げられる。
ここで、5員環を含むアリール基としては、フルオレン型アリール基とフルオランテン型アリール基がある。フルオレン型アリール基はフルオレンの9位にベンジル位アルキル基を有する。この部分がラジカル化し易いと考えられ、そのため、フルオレン型アリール基を含む化合物の耐性(安定性)は低いと考えられる。そのような化合物を特に発光層に接する層に用いた場合、素子寿命が低下することが予想される。また、フルオランテン型アリール基はきわめて電子受容性の高いアリール基である。フルオランテン型アリール基を含む化合物を発光層に接する正孔輸送層に用いた場合、陰極から流れてくる電子を発光層/正孔輸送層界面でブロックすることが出来ず、正孔輸送層側に電子が流れ込み、そのため、素子の寿命が低下すると考えられる。以上の理由から、本発明の化合物(1)に含まれるアリール基及びアリーレン基は6員環のみで形成されることが好ましい。
Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基において、該アリール基は、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、アントリル基、ベンゾアントリル基、フェナントリル基、ベンゾフェナントリル基、フェナレニル基、ピセニル基、ペンタフェニル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾクリセニル基、ペリレニル基、又はトリフェニレニル基であり;より好ましくはフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フェナントリル基、又はトリフェニレニル基であり;さらに好ましくはフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基、1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基である。
Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基において、該アリール基は、下記式より選ばれる基が好ましい。
Figure 0007046908000006
Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基において、該アリール基は、下記式より選ばれる基がより好ましい。
Figure 0007046908000007
Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基において、該アリール基は、下記式より選ばれる基がさらに好ましい。
Figure 0007046908000008
aは、0、1、2、又は3、好ましくは0、1、又は2、より好ましくは0又は1である。本発明の一態様においてはaが0であることが好ましく、他の態様においてはaが1であることが好ましい。aが0であるとき、Arは中心窒素原子に直結する。aが2又は3であるとき、2又は3個のLは同一でも異なっていてもよい。隣接する2個のL上にそれぞれ存在する2個の任意の置換基は互いに結合しないこと、すなわち、隣接する2個のLは任意の置換基によって架橋されていないことが好ましい。
bは、1、2、又は3、好ましくは1又は2、より好ましくは1である。bが2又は3であるとき、2個又は3個のLは同一でも異なっていてもよい。隣接する2個のL上にそれぞれ存在する2個の任意の置換基は互いに結合しないこと、すなわち、隣接する2個のLは任意の置換基によって架橋されていないことが好ましい。
cは、1、2又は3であり、寿命の観点から、好ましくは2又は3であり、2であってもよいし、3であってもよい。cが2又は3であるとき、2個又は3個のLは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。なお、隣接する2個のL上にそれぞれ存在する2個の任意の置換基は互いに結合しないこと、すなわち、隣接する2個のLは任意の置換基によって架橋されていないことが好ましい。
前記bが1であり、且つ前記cが2又は3である態様がより好ましく、前記bが1であり、且つ前記cが3である態様がさらに好ましい。但し、これらに制限されるものではなく、前記bが1であり、且つ前記cが1である態様であってもよいし、前記bが1であり、且つ前記cが2である態様であってもよい。
また、nは、1又は2、好ましくは1である。
は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基を表す。
該芳香族炭化水素基は、例えば、フェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ベンゾアントリレン基、フェナントリレン基、ベンゾフェナントリレン基、フェナレニレン基、ピセニレン基、ペンタフェニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ベンゾクリセニレン基、又はトリフェニレニレン基であり;好ましくはフェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、又はフェナントリレン基であり;より好ましくはo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、4,4’’-p-ターフェニリレン基、4,3’’-p-ターフェニリレン基、4,2’’-p-ターフェニリレン基、4,2’-p-ターフェニリレン基、4,3’-p-ターフェニリレン基、4,4’’-m-ターフェニリレン基、4,3’’-m-ターフェニリレン基、4,2’’-m-ターフェニリレン基、4,3’-m-ターフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基であり;さらに好ましくはフェニレン基、すなわち、o-フェニレン基、m-フェニレン基、又はp-フェニレン基である。
前記芳香族炭化水素基の2つの自由結合手は、一方が中心窒素原子に直接又は間接的に結合し、他方がArに直接又は間接的に結合する。
は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基を表す。
該芳香族炭化水素基は、例えば、フェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ベンゾアントリレン基、フェナントリレン基、ベンゾフェナントリレン基、フェナレニレン基、ピセニレン基、ペンタフェニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ベンゾクリセニレン基、又はトリフェニレニレン基であり;好ましくはフェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、又はフェナントリレン基であり;より好ましくはo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、4,4’’-p-ターフェニリレン基、4,3’’-p-ターフェニリレン基、4,2’’-p-ターフェニリレン基、4,2’-p-ターフェニリレン基、4,3’-p-ターフェニリレン基、4,4’’-m-ターフェニリレン基、4,3’’-m-ターフェニリレン基、4,2’’-m-ターフェニリレン基、4,3’-m-ターフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基であり;さらに好ましくはo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基であり;特に好ましくはo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、又は4,2’-ビフェニリレン基である。
前記芳香族炭化水素基の2つの自由結合手は、一方が中心窒素原子に直接又は間接的に結合し、他方がジベンゾフルオレン構造の1位に直接又は間接的に結合する。
特に制限されるものではないが、前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がフェニレン基、ビフェニリレン基、又はナフチレン基であり、且つ、前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がフェニレン基又はビフェニリレン基である態様が好ましい。
前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がフェニレン基であり、且つ、前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がフェニレン基又はビフェニリレン基である態様がより好ましい。
前記L及び前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がいずれもフェニレン基である態様がさらに好ましい。
前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がo-フェニレン基、m-フェニレン基、又はp-フェニレン基であり、且つ、前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基である態様もより好ましい。
cが1であるとき、Lは、下記式(L3-1)又は(L3-2)で表される基である。また、cが2又は3であるとき、2又は3個のLのうちの少なくとも1つは下記式(L3-1)又は(L3-2)で表される基であり、その他は置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基である。
該芳香族炭化水素基は、例えば、フェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ベンゾアントリレン基、フェナントリレン基、ベンゾフェナントリレン基、フェナレニレン基、ピセニレン基、ペンタフェニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ベンゾクリセニレン基、又はトリフェニレニレン基であり;好ましくはフェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、又はフェナントリレン基であり;より好ましくはフェニレン基、ビフェニリレン基、又はターフェニリレン基である。
前記芳香族炭化水素基の2つの自由結合手は、一方が中心窒素原子に直接又は間接的に結合し、他方がカルバゾール構造の窒素原子に直接又は間接的に結合する。
Figure 0007046908000009

(式(L3-1)及び(L3-2)中、R21~R25は、それぞれ独立に、前記R~Rと同様に定義される。また、*aは中心窒素原子に直接又は間接的に結合し、*bはカルバゾール構造の窒素原子に直接又は間接的に結合する。)
21~R25は、前記R~Rと同様に定義され、好ましい態様も同じである。具体的には、R21~R25は、それぞれ独立して、好ましくは水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、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、ハロゲン原子、又はシアノ基であり;より好ましくは水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、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、ハロゲン原子、又はシアノ基であり;さらに好ましくは水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、ハロゲン原子、又はシアノ基である。
また、本発明の一態様において、R21~R25は全て水素原子であってもよく、そのとき、式(L3-1)及び(L3-2)は、それぞれ下記式(L3-1H)及び(L3-2H)で表される。
Figure 0007046908000010

(式(L3-1H)及び(L3-2H)中、*a及び*bは前記定義のとおりである。)
前記式(L3-1)で表される基と前記式(L3-2)で表される基は、いずれを選択することもできるが、寿命の観点から、式(L3-1)で表される基が好ましい。また、前記式(L3-1H)で表される基と前記式(L3-2H)で表される基は、いずれを選択することもできるが、寿命の観点から、式(L3-1H)で表される基が好ましい。
本発明の一態様において、前記式(1)又は前記式(2)中の-(L-は、好ましくは下記式から選ばれる基である。
Figure 0007046908000011

(上記式中、R21~R25、R31~R34、R41~R46は、それぞれ独立に、前記R~Rと同様に定義され、好ましい基も同じである。*a及び*bは前記定義のとおりである。)
また、本発明の一態様において、前記式(1)又は前記式(2)中の-(L-は、下記式から選ばれる基であることも好ましい。
Figure 0007046908000012

(上記式中、*a及び*bは前記定義のとおりである。)
本発明の一態様において、前記式(1)又は前記式(2)中の-(L-は、より好ましくは下記式から選ばれる基である。
Figure 0007046908000013

(上記式中、R21~R25、R31~R34、R41~R46は、それぞれ独立に、前記R~Rと同様に定義され、好ましい基も同じである。*a及び*bは前記定義のとおりである。)
また、本発明の一態様において、前記式(1)又は前記式(2)中の-(L-は、下記式から選ばれる基であることも好ましい。
Figure 0007046908000014

(上記式中、*a及び*bは前記定義のとおりである。)
本発明の化合物(1)としては、以下の式(2-a)~(2-p)で表される態様も好ましい(ただし、式中の記号は、全て前出の記号と同じであり、好ましい基も同じである。)。
Figure 0007046908000015
Figure 0007046908000016
Figure 0007046908000017
Figure 0007046908000018
Figure 0007046908000019
Figure 0007046908000020
Figure 0007046908000021
Figure 0007046908000022
Figure 0007046908000023
Figure 0007046908000024
Figure 0007046908000025
Figure 0007046908000026
Figure 0007046908000027
Figure 0007046908000028
Figure 0007046908000029
Figure 0007046908000030
本発明の化合物(1)における各記号は、下記の組み合わせを含む。但し、これらに限定されるものではなく、前記した各記号の選択肢の中から適宜選択して任意の組み合わせを選択することができる。
組み合わせ(1):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0又は1であり、bは1であり;
がフェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ベンゾアントリレン基、フェナントリレン基、ベンゾフェナントリレン基、フェナレニレン基、ピセニレン基、ペンタフェニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ベンゾクリセニレン基、又はトリフェニレニレン基であり;
がフェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ベンゾアントリレン基、フェナントリレン基、ベンゾフェナントリレン基、フェナレニレン基、ピセニレン基、ペンタフェニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ベンゾクリセニレン基、又はトリフェニレニレン基であり;
Arがフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントリル基、ベンゾアントリル基、フェナントリル基、ベンゾフェナントリル基、フェナレニル基、ピセニル基、ペンタフェニル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾクリセニル基、又はトリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(2):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0又は1であり、bは1であり;
がフェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、又はフェナントリレン基であり;
がフェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、又はフェナントリレン基であり;
Arがフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントリル基、ベンゾアントリル基、フェナントリル基、ベンゾフェナントリル基、フェナレニル基、ピセニル基、ペンタフェニル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾクリセニル基、又はトリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(3):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0又は1であり、bは1であり;
がフェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、又はフェナントリレン基であり;
がフェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、又はフェナントリレン基であり;
Arがフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フェナントリル基、又はトリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(4):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0又は1であり、bは1であり;
がフェニレン基であり;
がフェニレン基、ビフェニリレン基、ナフチレン基、又はフェナントリレン基であり;
Arがフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フェナントリル基、又はトリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(5):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0又は1であり、bは1であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、4,4’’-p-ターフェニリレン基、4,3’’-p-ターフェニリレン基、4,2’’-p-ターフェニリレン基、4,2’-p-ターフェニリレン基、4,3’-p-ターフェニリレン基、4,4’’-m-ターフェニリレン基、4,3’’-m-ターフェニリレン基、4,2’’-m-ターフェニリレン基、4,3’-m-ターフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、4,4’’-p-ターフェニリレン基、4,3’’-p-ターフェニリレン基、4,2’’-p-ターフェニリレン基、4,2’-p-ターフェニリレン基、4,3’-p-ターフェニリレン基、4,4’’-m-ターフェニリレン基、4,3’’-m-ターフェニリレン基、4,2’’-m-ターフェニリレン基、4,3’-m-ターフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基であり;
Arがフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基、1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(6):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0又は1であり、bは1であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、又はp-フェニレン基であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基であり;
Arがフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基、1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(7):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0又は1であり、bは1であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、又はp-フェニレン基であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、又は4,2’-ビフェニリレン基であり;
Arがフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基、1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(8):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0又は1であり、bは1であり;
がp-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,4’’-p-ターフェニリレン基であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、4,4’’-p-ターフェニリレン基、4,3’’-p-ターフェニリレン基、4,2’’-p-ターフェニリレン基、4,2’-p-ターフェニリレン基、4,3’-p-ターフェニリレン基、4,4’’-m-ターフェニリレン基、4,3’’-m-ターフェニリレン基、4,2’’-m-ターフェニリレン基、4,3’-m-ターフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基であり;
Arがフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基、1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(9):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0又は1であり、bは1であり;
がp-フェニレン基であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、4,4’’-p-ターフェニリレン基、4,3’’-p-ターフェニリレン基、4,2’’-p-ターフェニリレン基、4,2’-p-ターフェニリレン基、4,3’-p-ターフェニリレン基、4,4’’-m-ターフェニリレン基、4,3’’-m-ターフェニリレン基、4,2’’-m-ターフェニリレン基、4,3’-m-ターフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基であり;
Arがフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基、1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(10):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0又は1であり、bは1であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、4,4’’-p-ターフェニリレン基、4,3’’-p-ターフェニリレン基、4,2’’-p-ターフェニリレン基、4,2’-p-ターフェニリレン基、4,3’-p-ターフェニリレン基、4,4’’-m-ターフェニリレン基、4,3’’-m-ターフェニリレン基、4,2’’-m-ターフェニリレン基、4,3’-m-ターフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基であり;
がp-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,4’’-p-ターフェニリレン基であり;
Arがフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基、1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(11):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0又は1であり、bは1であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、4,4’’-p-ターフェニリレン基、4,3’’-p-ターフェニリレン基、4,2’’-p-ターフェニリレン基、4,2’-p-ターフェニリレン基、4,3’-p-ターフェニリレン基、4,4’’-m-ターフェニリレン基、4,3’’-m-ターフェニリレン基、4,2’’-m-ターフェニリレン基、4,3’-m-ターフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基であり;
がp-フェニレン基であり;
Arがフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基、1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
以上の組み合わせ(1)~(11)において、さらにArをフェニル基、ビフェニリル基、又はターフェニリル基とした組み合わせも好ましく、さらにArをフェニル基、又はビフェニリル基とした組み合わせも好ましい。
また、以上の組み合わせ(1)~(11)において、さらにArをフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基とした組み合わせも好ましく、さらにArをフェニル基、又は4-ビフェニリル基とした組み合わせも好ましい。
組み合わせ(12):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0であり、bは1であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基であり;
Arがフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基、1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(13):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0であり、bは1であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、又は4,2’-ビフェニリレン基であり;
Arがフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基、1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(14):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0であり、bは1であり;
がp-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基であり;
Arがフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基、1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
以上の組み合わせ(12)~(14)において、さらにArをフェニル基、ビフェニリル基、又はターフェニリル基とした組み合わせも好ましく、さらにArをビフェニリル基とした組み合わせも好ましい。
また、以上の組み合わせ(1)~(11)において、さらにArをフェニル基、2-、3-、又は4-ビフェニリル基、2-、3-、又は4-o-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-m-ターフェニリル基、2-、3-、又は4-p-ターフェニリル基とした組み合わせも好ましく、さらにArを4-ビフェニリル基とした組み合わせも好ましい。
組み合わせ(15):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは1であり、bは1であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、又はp-フェニレン基であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基、好ましくはo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、又は4,2’-ビフェニリレン基であり;
Arが1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(16)
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは1であり、bは1であり;
がp-フェニレン基であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基、好ましくはo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、又は4,2’-ビフェニリレン基であり;
Arが1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(17):
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは1であり、bは1であり;
がo-フェニレン基、m-フェニレン基、又はp-フェニレン基であり;
がp-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基であり;
Arが1-又は2-ナフチル基、2-、3-、4-又は9-フェナントリル基、又は2-トリフェニレニル基であり;
~R及びR11~R18が水素原子である。
組み合わせ(18)
本発明の化合物に関する前記全ての式において、
aは0であり、bは1であり;
がp-フェニレン基;
Arが4-ビフェニリル基;
~R及びR11~R18が水素原子である。
本明細書において、「置換もしくは無置換」というときの任意の置換基は、特に断らない限り、置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のアルキル基;置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30、好ましくは3~10、より好ましくは3~8、さらに好ましくは5又は6のシクロアルキル基;置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30、好ましくは6~25、より好ましくは6~18のアリール基;置換もしくは無置換の炭素数7~36、好ましくは7~26、より好ましくは7~20のアラルキル基;置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のアルコキシ基;置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30、好ましくは6~25、より好ましくは6~18のアリールオキシ基;置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のアルキル基及び置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30、好ましくは6~25、より好ましくは6~18のアリール基からなる群から選ばれる置換基を有するモノ、ジ又はトリ置換シリル基;置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のハロアルキル基;置換もしくは無置換の炭素数1~30、好ましくは1~18、より好ましくは1~8のハロアルコキシ基;置換もしくは無置換の環形成原子数5~30、好ましくは5~24、より好ましくは5~13のヘテロアリール基;ハロゲン原子;シアノ基;及びニトロ基からなる群より選ばれる。
上記任意の置換基の詳細は、R~R及びR11~R18に関して記載したとおりである。また、特に断らない限り、隣接する任意の置換基同士が結合して環を形成していてもよい。
以下に本発明の化合物(1)の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
Figure 0007046908000031
Figure 0007046908000032
Figure 0007046908000033
Figure 0007046908000034
Figure 0007046908000035
Figure 0007046908000036

Figure 0007046908000037
Figure 0007046908000038
Figure 0007046908000039
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Figure 0007046908000044
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Figure 0007046908000051
Figure 0007046908000052
Figure 0007046908000053
Figure 0007046908000054
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Figure 0007046908000059
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Figure 0007046908000062
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Figure 0007046908000064
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Figure 0007046908000066
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Figure 0007046908000068
Figure 0007046908000069
以上のように、本発明の化合物(1)は、3-ジベンゾフラニル基又はその誘導基が中心窒素原子に直接又は間接的に結合し、且つ、N-カルバゾリル基又はその誘導基が、前記式(L3-1)又は(L3-2)で表される特殊な連結基を介して中心窒素原子に結合している。このことが、有機EL素子の長寿命化に大きく貢献している。
上記構造を有することで、イオン化ポテンシャルが深くなり特に正孔輸送材料として用いた場合、発光層への正孔供給が良好化し、有機EL素子を駆動させた際に正孔輸送層にかかる負荷が低減され、且つ、化合物の励起子に対する耐性が向上することから負荷に対する耐性そのものも強くなるためと推測する。
なお、化合物(1)の製造方法は特に制限されず、当業者であれば以下の実施例に記載する方法により、或いは、該方法を公知の合成方法を参考にして変更した方法により容易に製造することができる。
有機EL素子用材料
本発明の有機EL素子用材料は、化合物(1)(前述の好ましい態様も含む。以下、同様である。)を含む。本発明の有機EL素子用材料における化合物(1)の含有量は、特に制限されず、例えば、1質量%以上(100質量%を含む)であればよく、10質量%以上(100質量%を含む)であることが好ましく、50質量%以上(100質量%を含む)であることがより好ましく、80質量%以上(100質量%を含む)であることがさらに好ましく、90質量%以上(100質量%を含む)であることが特に好ましい。また、本発明の有機EL素子用材料は、化合物(1)そのものであってもよい。本発明の有機EL素子用材料は、有機EL素子の製造に有用である。
有機EL素子
次に、本発明の有機EL素子について説明する。
有機EL素子は、陰極と陽極の間に有機層を有する。該有機層は発光層を含み、該有機層の少なくとも一層が化合物(1)を含む。
化合物(1)が含まれる有機層の例としては、陽極と発光層との間に設けられる正孔輸送帯域(正孔輸送層、正孔注入層、電子阻止層、励起子阻止層等)、発光層、スペース層、陰極と発光層との間に設けられる電子輸送帯域(電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層等)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。化合物(1)は蛍光又は燐光EL素子の正孔輸送帯域又は発光層の材料、好ましくは正孔輸送帯域の材料、より好ましくは正孔輸送層の材料として用いられる。
本発明の有機EL素子は、蛍光又は燐光発光型の単色発光素子であっても、蛍光/燐光ハイブリッド型の白色発光素子であってもよいし、単独の発光ユニットを有するシンプル型であっても、複数の発光ユニットを有するタンデム型であってもよく、中でも、蛍光発光型の素子であることが好ましい。ここで、「発光ユニット」とは、有機層を含み、そのうちの少なくとも一層が発光層であり、注入された正孔と電子が再結合することにより発光する最小単位をいう。
例えば、シンプル型有機EL素子の代表的な素子構成としては、以下の素子構成を挙げることができる。
(1)陽極/発光ユニット/陰極
また、上記発光ユニットは、燐光発光層や蛍光発光層を複数有する積層型であってもよく、その場合、各発光層の間に、燐光発光層で生成された励起子が蛍光発光層に拡散することを防ぐ目的で、スペース層を有していてもよい。シンプル型発光ユニットの代表的な層構成を以下に示す。括弧内の層は任意である。
(a)(正孔注入層/)正孔輸送層/蛍光発光層(/電子輸送層)
(b)(正孔注入層/)正孔輸送層/燐光発光層(/電子輸送層)
(c)(正孔注入層/)正孔輸送層/第一蛍光発光層/第二蛍光発光層(/電子輸送層)
(d)(正孔注入層/)正孔輸送層/第一燐光発光層/第二燐光発光層(/電子輸送層)
(e)(正孔注入層/)正孔輸送層/燐光発光層/スペース層/蛍光発光層(/電子輸送層)
(f)(正孔注入層/)正孔輸送層/第一燐光発光層/第二燐光発光層/スペース層/蛍光発光層(/電子輸送層)
(g)(正孔注入層/)正孔輸送層/第一燐光発光層/スペース層/第二燐光発光層/スペース層/蛍光発光層(/電子輸送層)
(h)(正孔注入層/)正孔輸送層/燐光発光層/スペース層/第一蛍光発光層/第二蛍光発光層(/電子輸送層)
(i)(正孔注入層/)正孔輸送層/電子阻止層/蛍光発光層(/電子輸送層)
(j)(正孔注入層/)正孔輸送層/電子阻止層/燐光発光層(/電子輸送層)
(k)(正孔注入層/)正孔輸送層/励起子阻止層/蛍光発光層(/電子輸送層)
(l)(正孔注入層/)正孔輸送層/励起子阻止層/燐光発光層(/電子輸送層)
(m)(正孔注入層/)第一正孔輸送層/第二正孔輸送層/蛍光発光層(/電子輸送層)
(n)(正孔注入層/)第一正孔輸送層/第二正孔輸送層/燐光発光層(/電子輸送層)
(o)(正孔注入層/)正孔輸送層/蛍光発光層/正孔阻止層(/電子輸送層)
(p)(正孔注入層/)正孔輸送層/燐光発光層/正孔阻止層(/電子輸送層)
(q)(正孔注入層/)正孔輸送層/蛍光発光層/トリプレット阻止層(/電子輸送層)
(r)(正孔注入層/)正孔輸送層/燐光発光層/トリプレット阻止層(/電子輸送層)
上記各燐光又は蛍光発光層は、それぞれ互いに異なる発光色を示すものとすることができる。具体的には、上記積層発光ユニット(f)において、(正孔注入層/)正孔輸送層/第一燐光発光層(赤色発光)/第二燐光発光層(緑色発光)/スペース層/蛍光発光層(青色発光)/電子輸送層といった層構成等が挙げられる。
なお、各発光層と正孔輸送層あるいはスペース層との間には、適宜、電子阻止層を設けてもよい。また、各発光層と電子輸送層との間には、適宜、正孔阻止層を設けてもよい。電子阻止層や正孔阻止層を設けることで、電子又は正孔を発光層内に閉じ込めて、発光層における電荷の再結合確率を高め、発光効率を向上させることができる。
タンデム型有機EL素子の代表的な素子構成としては、以下の素子構成を挙げることができる。
(2)陽極/第一発光ユニット/中間層/第二発光ユニット/陰極
ここで、上記第一発光ユニット及び第二発光ユニットとしては、例えば、それぞれ独立に上述の発光ユニットから選択することができる。
上記中間層は、一般的に、中間電極、中間導電層、電荷発生層、電子引抜層、接続層、中間絶縁層とも呼ばれ、第一発光ユニットに電子を、第二発光ユニットに正孔を供給する、公知の材料構成を用いることができる。
図1に、前記有機EL素子の一例の概略構成を示す。有機EL素子1は、基板2、陽極3、陰極4、及び該陽極3と陰極4との間に配置された発光ユニット10とを有する。発光ユニット10は、少なくとも一つの発光層5を有する。発光層5と陽極3との間に陽極側有機層6(正孔注入層、正孔輸送層等)、発光層5と陰極4との間に陰極側有機層7(電子注入層、電子輸送層等)を形成してもよい。また、発光層5の陽極3側に電子阻止層(図示せず)を、発光層5の陰極4側に正孔阻止層(図示せず)を、それぞれ設けてもよい。これにより、電子や正孔を発光層5に閉じ込めて、発光層5における励起子の生成効率をさらに高めることができる。
なお、本発明において、蛍光ドーパント(蛍光発光材料)と組み合わされたホストを蛍光ホストと称し、燐光ドーパントと組み合わされたホストを燐光ホストと称する。蛍光ホストと燐光ホストは分子構造のみにより区分されるものではない。すなわち、燐光ホストとは、燐光ドーパントを含有する燐光発光層を形成する材料を意味し、蛍光発光層を形成する材料として利用できないことを意味しているわけではない。蛍光ホストについても同様である。
基板
基板は、有機EL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、プラスチックなどの板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、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、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。また、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
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、およびこれらの混合物など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)、珪素も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、酸化タングステンおよ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)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)、または前記金属の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
これらの材料は、通常、スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム-酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1~10質量%の酸化亜鉛を加えたターゲットを、酸化タングステンおよび酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5~5質量%、酸化亜鉛を0.1~1質量%含有したターゲットを用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、真空蒸着法、塗布法、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
陽極に接して形成される正孔注入層は、陽極の仕事関数に関係なく正孔注入が容易である材料を用いて形成されるため、電極材料として一般的に使用される材料(例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物、元素周期表の第1族または第2族に属する元素)を用いることができる。
仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第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、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびこれらを含む合金を用いて陽極を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。さらに、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
正孔注入層
正孔注入層は、正孔注入性の高い材料(正孔注入性材料)を含む層である。化合物(1)を単独又は下記の材料と組み合わせて正孔注入層に用いてもよい。
化合物(1)以外の正孔注入性材料としては、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、マンガン酸化物等を用いることができる。
低分子の有機化合物である4,4’,4’’-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’-ビス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’-ビス(N-{4-[N’-(3-メチルフェニル)-N’-フェニルアミノ]フェニル}-N-フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5-トリス[N-(4-ジフェニルアミノフェニル)-N-フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3-[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6-ビス[N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)-N-フェニルアミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3-[N-(1-ナフチル)-N-(9-フェニルカルバゾール-3-イル)アミノ]-9-フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等も正孔注入層材料として挙げられる。
高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもできる。例えば、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4-ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N-(4-{N’-[4-(4-ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル-N’-フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’-ビス(4-ブチルフェニル)-N,N’-ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly-TPD)などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることもできる。
さらに、下記式(K)で表されるヘキサアザトリフェニレン(HAT)化合物などのアクセプター材料を化合物(1)と組み合わせて用いることも好ましい。
Figure 0007046908000070
(上記式中、R21~R26は互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立にシアノ基、-CONH、カルボキシル基、又は-COOR27(R27は炭素数1~20のアルキル基又は炭素数3~20のシクロアルキル基を表す)を表す。また、R21及びR22、R23及びR24、及びR25及びR26において、隣接する2つの基が互いに結合して-CO-O-CO-で示される基を形成してもよい。)
27としては、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、t-ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
正孔輸送層
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い材料(正孔輸送性材料)を含む層である。化合物(1)を単独又は下記の化合物と組み合わせて正孔輸送層に用いることが好ましい。
発光層に隣接する正孔輸送層(電子ブロック層)に用いた場合、本願の化合物は発光層への正孔注入に対するエネルギー障壁を軽減する特徴を持ち、また、励起子に対する耐性が高い特徴を持つ。発光層への正孔注入に対するエネルギー障壁が軽減されると、正孔輸送層/発光層界面における正電荷の蓄積が抑制され、素子への負荷が軽減される。また、本願の化合物は励起子に対する耐性が高いため、有機EL素子の劣化も軽減できると考えられる。その結果、有機EL素子の長寿命化が可能になると考えられる。
化合物(1)以外の正孔輸送性材料としては、例えば、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事ができる。芳香族アミン化合物としては、例えば、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(略称:TPD)、4-フェニル-4’-(9-フェニルフルオレン-9-イル)トリフェニルアミン(略称:BAFLP)、4,4’-ビス[N-(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’,4”-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4”-トリス[N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’-ビス[N-(スピロ-9,9’-ビフルオレン-2-イル)-N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)が挙げられる。上記化合物は、10-6cm/Vs以上の正孔移動度を有する。
正孔輸送層には、4,4’-ジ(9-カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、9-[4-(9-カルバゾリル)フェニル]-10-フェニルアントラセン(略称:CzPA)、9-フェニル-3-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:PCzPA)等のカルバゾール誘導体や、2-t-ブチル-9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン(略称:t-BuDNA)、9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10-ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)等のアントラセン誘導体を用いてもよい。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、電子輸送性よりも正孔輸送性の方が高い化合物であれば、上記以外の化合物を用いてもよい。
正孔輸送層は、単層でもよく、2以上の層からなる積層でもよい。例えば、正孔輸送層は第1正孔輸送層(陽極側)と第2正孔輸送層(陰極側)を含む層であってもよい。この場合、化合物(1)は第1正孔輸送層と第2正孔輸送層の一方に含まれていてもよいし、双方に含まれていてもよい、但し、第1正孔輸送層に含まれる化合物(1)と第2正孔輸送層に含まれる化合物(1)は異なる。
本発明の一態様においては、化合物(1)が第1正孔輸送層に含まれるのが好ましく、他の態様においては、化合物(1)が第2正孔輸送層に含まれるのが好ましく、さらに他の態様においては、化合物(1)が第1正孔輸送層と第2正孔輸送層に含まれるのが好ましい。
発光層のドーパント材料
発光層は、発光性の高い材料(ドーパント材料)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、蛍光発光材料や燐光発光材料をドーパント材料として用いることができる。蛍光発光材料は一重項励起状態から発光する化合物であり、燐光発光材料は三重項励起状態から発光する化合物である。
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。具体的には、N,N’-ビス[4-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-N,N’-ジフェニルスチルベン-4,4’-ジアミン(略称:YGA2S)、4-(9H-カルバゾール-9-イル)-4’-(10-フェニル-9-アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、4-(10-フェニル-9-アントリル)-4’-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)などが挙げられる。
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。具体的には、N-(9,10-ジフェニル-2-アントリル)-N,9-ジフェニル-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:2PCAPA)、N-[9,10-ビス(1,1’-ビフェニル-2-イル)-2-アントリル]-N,9-ジフェニル-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:2PCABPhA)、N-(9,10-ジフェニル-2-アントリル)-N,N’,N’-トリフェニル-1,4-フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N-[9,10-ビス(1,1’-ビフェニル-2-イル)-2-アントリル]-N,N’,N’-トリフェニル-1,4-フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、N-[9,10-ビス(1,1’-ビフェニル-2-イル)]-N-[4-(9H-カルバゾール-9-イル)フェニル]-N-フェニルアントラセン-2-アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9-トリフェニルアントラセン-9-アミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。
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。具体的には、N,N,N’,N’-テトラキス(4-メチルフェニル)テトラセン-5,11-ジアミン(略称:p-mPhTD)、7,14-ジフェニル-N,N,N’,N’-テトラキス(4-メチルフェニル)アセナフト[1,2-a]フルオランテン-3,10-ジアミン(略称:p-mPhAFD)などが挙げられる。
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使用される。具体的には、ビス[2-(4’,6’-ジフルオロフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1-ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2-(4’,6’-ジフルオロフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス[2-(3’,5’ビストリフルオロメチルフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CF3ppy)2(pic))、ビス[2-(4’,6’-ジフルオロフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIracac)などが挙げられる。
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使用される。トリス(2-フェニルピリジナト-N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)3)、ビス(2-フェニルピリジナト-N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)2(acac))、ビス(1,2-ジフェニル-1H-ベンゾイミダゾラト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pbi)2(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)2(acac))などが挙げられる。
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使用される。具体的には、ビス[2-(2’-ベンゾ[4,5-α]チエニル)ピリジナト-N,C3’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(btp)2(acac))、ビス(1-フェニルイソキノリナト-N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)2(acac))、(アセチルアセトナート)ビス[2,3-ビス(4-フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)2(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18-オクタエチル-21H,23H-ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)等の有機金属錯体が挙げられる。
また、トリス(アセチルアセトナート)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(acac)3(Phen))、トリス(1,3-ジフェニル-1,3-プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)3(Phen))、トリス[1-(2-テノイル)-3,3,3-トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(TTA)3(Phen))等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光(異なる多重度間の電子遷移)であるため、燐光発光材料として用いることができる。
発光層のホスト材料
発光層は、上述したドーパント材料を他の材料(ホスト材料)に分散させた構成としてもよい。化合物(1)をホスト材料として用いてもよいし、その他各種の材料を用いることもできる。ドーパント材料よりも最低空軌道準位(LUMO準位)が高く、最高占有軌道準位(HOMO準位)が低い材料を用いることが好ましい。
化合物(1)以外のホスト材料としては、例えば
(1)アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、又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、又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、又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又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。
例えば、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Almq3)、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq2)、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(4-フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8-キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2-(2-ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2-(2-ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体;
2-(4-ビフェニリル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3-ビス[5-(p-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル]ベンゼン(略称:OXD-7)、3-(4-ビフェニリル)-4-フェニル-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,2,4-トリアゾール(略称:TAZ)、2,2’,2’’-(1,3,5-ベンゼントリイル)トリス(1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)などの複素環化合物;
9-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:CzPA)、3,6-ジフェニル-9-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:DPCzPA)、9,10-ビス(3,5-ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2-tert-ブチル-9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン(略称:t-BuDNA)、9,9’-ビアントリル(略称:BANT)、9,9’-(スチルベン-3,3’-ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’-(スチルベン-4,4’-ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、3,3’,3’’-(ベンゼン-1,3,5-トリイル)トリピレン(略称:TPB3)、9,10-ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、6,12-ジメトキシ-5,11-ジフェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物;及び
N,N-ジフェニル-9-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:CzA1PA)、4-(10-フェニル-9-アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhPA)、N,9-ジフェニル-N-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:PCAPA)、N,9-ジフェニル-N-{4-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]フェニル}-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:PCAPBA)、N-(9,10-ジフェニル-2-アントリル)-N,9-ジフェニル-9H-カルバゾール-3-アミン(略称:2PCAPA)、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPBまたはα-NPD)、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(略称:TPD)、4,4’-ビス[N-(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’-ビス[N-(スピロ-9,9’-ビフルオレン-2-イル)-N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物を用いることができる。ホスト材料は複数種用いてもよい。
特に、青色蛍光素子の場合には、下記のアントラセン化合物をホスト材料として用いることが好ましい。
Figure 0007046908000071
Figure 0007046908000072
Figure 0007046908000073
電子輸送層
電子輸送層は電子輸送性の高い材料(電子輸送性材料)を含む層である。電子輸送層には、例えば、
(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。
金属錯体としては、例えば、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(4-フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8-キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2-(2-ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2-(2-ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)が挙げられる。
複素芳香族化合物としては、例えば、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3-ビス[5-(ptert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル]ベンゼン(略称:OXD-7)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:TAZ)、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-(4-エチルフェニル)-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:p-EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、4,4’-ビス(5-メチルベンゾオキサゾール-2-イル)スチルベン(略称:BzOs)が挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、ポリ[(9,9-ジヘキシルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(ピリジン-3,5-ジイル)](略称:PF-Py)、ポリ[(9,9-ジオクチルフルオレン-2,7-ジイル)-co-(2,2’-ビピリジン-6,6’-ジイル)](略称:PF-BPy)が挙げられる。
上記材料は、主に10-6cm/Vs以上の電子移動度を有する材料である。なお、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い材料であれば、上記以外の材料を電子輸送層に用いてもよい。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記材料からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
電子注入層
電子注入層は、電子注入性の高い材料を含む層である。電子注入層には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)、リチウム酸化物(LiOx)等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。その他、電子輸送性を有する材料にアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含有させたもの、具体的にはAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いてもよい。なお、この場合には、陰極からの電子注入をより効率良く行うことができる。
あるいは、電子注入層に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、有機化合物が電子供与体から電子を受け取るため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、受け取った電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層を構成する材料(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す材料であればよい。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
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、およびこれらの混合物など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族または第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、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金を用いて陰極を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
なお、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、グラフェン、珪素もしくは酸化珪素を含有した酸化インジウム-酸化スズ等様々な導電性材料を用いて陰極を形成することができる。これらの導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することができる。
絶縁層
有機EL素子は、超薄膜に電界を印加するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層からなる絶縁層を挿入してもよい。
絶縁層に用いられる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。なお、これらの混合物や積層物を用いてもよい。
スペース層
上記スペース層とは、例えば、蛍光発光層と燐光発光層とを積層する場合に、燐光発光層で生成する励起子を蛍光発光層に拡散させない、あるいは、キャリアバランスを調整する目的で、蛍光発光層と燐光発光層との間に設けられる層である。ここで、キャリアとは、物質中の電荷担体の意味である。また、スペース層は、複数の燐光発光層の間に設けることもできる。
スペース層は発光層間に設けられるため、電子輸送性と正孔輸送性を兼ね備える材料であることが好ましい。また、隣接する燐光発光層内の三重項エネルギーの拡散を防ぐため、三重項エネルギーが2.6eV以上であることが好ましい。スペース層に用いられる材料としては、上述の正孔輸送層に用いられるものと同様のものが挙げられる。
阻止層
発光層に隣接する部分に、電子阻止層、正孔阻止層、トリプレット阻止層などの阻止層を設けてもいい。電子阻止層とは発光層から正孔輸送層へ電子が漏れることを防ぐ層であり、正孔阻止層とは発光層から電子輸送層へ正孔が漏れることを防ぐ層である。トリプレット阻止層は発光層で生成した励起子が周辺の層へ拡散することを防止し、励起子を発光層内に閉じ込める機能を有する。
前記有機EL素子の各層は従来公知の蒸着法、塗布法等により形成することができる。例えば、真空蒸着法、分子線蒸着法(MBE法)などの蒸着法、あるいは、層を形成する化合物の溶液を用いた、ディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法等の塗布法による公知の方法で形成することができる。
各層の膜厚は特に制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い駆動電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常5nm~10μmであり、10nm~0.2μmがより好ましい。
前記有機EL素子は、有機ELパネルモジュール等の表示部品、テレビ、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の表示装置、及び、照明、車両用灯具の発光装置等の電子機器に使用できる。
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
中間体合成例A:中間体Aの合成
Figure 0007046908000074
(A-1)中間体A-1の合成
アルゴン雰囲気下、1-ブロモ-3-フルオロ-4-ヨードベンゼン1037g(3.45mol)、2-メトキシフェニルボロン酸620g(4.14mol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)80g(69mmol)、炭酸ナトリウム1096g(10.3mol)、1,2-ジメトキシエタン(DME)5.2Lおよび水5.2Lの混合物を77℃にて42時間攪拌した。反応を室温に冷却し、水を加え、酢酸エチルで抽出した後、有機層を減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体A-1を685g得た。収率は70%であった。
(A-2)中間体A-2の合成
アルゴン雰囲気下、前記(A-1)で合成した中間体A-1 675g(2.40mol)のジクロロメタン6L溶液を氷水浴にて冷却し、三臭化ホウ素240g(2.64mol)を徐々に加え、室温に昇温し14時間攪拌した。反応液を氷水浴にて冷却しながらメタノール500mLを加え、次いで水を加え分液を行い、有機層を減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体A-2を561g得た。収率は87%であった。
(A-3)中間体A-3の合成
アルゴン雰囲気下、前記(A-2)で合成した中間体A-2 561g(2.10mol)および炭酸カリウム580g(4.20mol)のN-メチル-2-ピロピドン(NMP)6L溶液を185℃にて1.5時間攪拌した。反応を冷却し、水を加え攪拌し、生成した固体を濾取して水洗した。得られた固体をトルエン中に溶解し、不要物を濾別し、濾液を濃縮し、ヘプタンを加ええられた結晶を濾取し、中間体A-3を414g得た。収率は80%であった。
(A-4)中間体Aの合成
アルゴン雰囲気下、前記(A-3)で合成した中間体A-3 10g(40.4mmol)のテトラヒドロフラン(THF)(200ml)溶液に、-63℃にて2.7Mのn-ブチルリチウムヘキサン溶液16.7ml(44.6mmol)を加え、2.5時間攪拌した。次いで、-65℃にてホウ酸トリイソプロピル16.4g(87.2mmol)を添加し、室温に戻して3.3時間攪拌した。反応液に4M塩酸(100mL)を加え、室温で1時間攪拌した。得られた反応溶液からジクロロメタンで抽出を行い、ジクロロメタン層を重曹水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、濃縮を行った。得られた残渣からトルエンよびヘキサンにて結晶化を行い、中間体A 5.66gを得た。収率66%であった。
中間体合成例B:中間体Bの合成
Figure 0007046908000075
アルゴン雰囲気下、前記(A-3)で合成した中間体A-3 309g(1.25mol)、4-クロロフェニルボロン酸353g(2.26mol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)29g(25mmol)、炭酸ナトリウム398g(3.76mol)、DME1.9Lおよび水1.9Lの混合物を77℃にて42時間攪拌した。反応を室温に冷却し、水を加え、酢酸エチルで抽出した後、有機層を減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよび再結晶にて精製し、中間体Bを255g得た。収率は73%であった。
中間体合成例C:中間体Cの合成
Figure 0007046908000076
アルゴン雰囲気下、N-(4-ブロモフェニル)-4-ビフェニルアミン5.00g(15.4mmol)、中間体A 3.27g(15.4mmol)、PdCl(Amphos) 0.218g(0.308mmol)、および2M炭酸ナトリウム水溶液(23.1mL)のDME(100ml)溶液を4時間、加熱還流した。反応液を室温に冷却し、減圧濃縮し、水を加えトルエンで抽出を行った。トルエン層をシリカゲルカラムクロマトグラフフィーおよび再結晶にて精製し、中間体Cを3.93g得た。収率は62%であった。
なお、上記「Amphos」は、[4-(N,N-Dimethylamino)phenyl]di-tert-butylphosphineである。
中間体合成例D:中間体Dの合成
Figure 0007046908000077
アルゴン雰囲気下、中間体B 4.18g(15.0mmol)、4-アミノ-p-ターフェニル7.36g(30.0mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.206g(0.225mmol)、BINAP 0.280g(0.45mmol)、ナトリウム-t-ブトキシド2.88g(30mmol)およびトルエン1.5Lの混合物を105℃にて70時間攪拌した。反応液を室温に冷却し、水を加えトルエンで抽出を行い減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフフィーおよび再結晶にて精製し、中間体Dを4.02g得た。収率は55%であった。
なお、上記BINAPは、2,2'-bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthylである。
中間体合成例E:中間体Eの合成
Figure 0007046908000078
アルゴン雰囲気下、3-(9-カルバゾリル)フェニルボロン酸208g(725mmol)、1-ブロモ-4-ヨードベンゼン246g(868mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)16.7g(14mmol)および炭酸ナトリウム154g(1.45mol)をDME4.1Lおよび水710mLに溶解して得られた混合溶液を78℃にて18時間攪拌した。室温に冷却したのち、メタノールを加え、精製した固体を濾取した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよび再結晶にて精製し、中間体Eを187g得た。収率は64%であった。
中間体合成例F:中間体Fの合成
Figure 0007046908000079
(F-1)中間体F-1の合成
カルバゾール10g(59.8mmol)、炭酸セシウム39.0g(120mmol)のNMP(59.8ml)溶液に1-ブロモ-2-フルオロベンゼン7.80ml(71.8mmol)を加え160°Cにて16時間加熱攪拌した。反応液を室温に冷却し、トルエンを加え、不溶物を濾別した。得られた溶液を水で洗い、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、得られた残渣を結晶化して、中間体F-1を18.3g得た。収率は94%であった。
(F-2)中間体F-2の合成
アルゴン雰囲気下、前記(F-1)で合成した中間体F-1 8.0g(24.8mmol)のTHF(124ml)溶液をドライアイス/アセトンバスにて冷却し、1.6Mのn-ブチルリチウムヘキサン溶液17.1ml(27.3mmol)を滴下して加え、2時間攪拌した。ホウ酸トリメチル3.33ml(29.8mmol)のTHF(10mL)溶液を滴下し、1時間攪拌し、ドライアイス/アセトンバスを外して室温へ昇温した。反応を氷水浴で冷却し、2M塩酸を加えた後、室温に昇温して1時間攪拌した。得られた反応液を酢酸エチルで抽出し、有機層を水洗の後、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた残渣を結晶化し、中間体F-2を4.91g得た。収率は69%であった。
(F-3)中間体Fの合成
中間体合成例Eにおいて、3-(9-カルバゾリル)フェニルボロン酸の代わりに(F-2)で合成した中間体F-2を用いたこと以外は同様の操作を行い、中間体Fを合成した。
中間体合成例G:中間体Gの合成
Figure 0007046908000080
アルゴン雰囲気下、4-クロロフェニルボロン酸200g(1.27mol)、1-ブロモ-3-ヨードベンゼン362g(1.27mol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)29.5g(25mmol)および炭酸ナトリウム407g(3.83mol)をDME5.6Lおよび水1.9Lに溶解して得られた混合溶液を78℃にて17時間攪拌した。室温に冷却したのち抽出を行い、溶液を減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体Gを172g得た。収率は50%であった。
中間体合成例H:中間体Hの合成
Figure 0007046908000081
中間体合成例Eにおいて、3-(9-カルバゾリル)フェニルボロン酸の代わりに4-(9-カルバゾリル)フェニルボロン酸を、1-ブロモ-4-ヨードベンゼンの代わりに中間体Gを用いたこと以外は同様の操作を行い、中間体Hを合成した。
中間体合成例I:中間体Iの合成
Figure 0007046908000082
中間体合成例Eにおいて、1-ブロモ-4-ヨードベンゼンの代わりに中間体Gを用いたこと以外は同様の操作を行い、中間体Iを合成した。
中間体合成例J:中間体Jの合成
Figure 0007046908000083
中間体合成例Eにおいて、1-ブロモ-4-ヨードベンゼンの代わりに4-ブロモ-4’-ヨードビフェニルを用いたこと以外は同様の操作を行い、中間体Jを合成した。
中間体合成例K:中間体Kの合成
Figure 0007046908000084
窒素雰囲気下、中間体A 5.13g(24.2mmol)、4-ブロモアニリン 4.16g(24.2mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィンパラジウム)(0) 0.562g(0.486mmol)、2M炭酸ナトリウム水溶液36.4mL(72.8mmol)、DME(60ml)およびToluene(60ml)の混合物を6.5時間加熱還流した。室温に冷却し反応液を分液し、水層を酢酸エチルで抽出し、有機層を水洗した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体K 4.96gを得た。収率79%であった。
中間体合成例L:中間体Lの合成
Figure 0007046908000085
アルゴン雰囲気下、中間体K 3.88g(15.0mmol)、1-ブロモナフタレン3.10g(15.0mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0) 0.206g(0.225mmol)、BINAP 0.280g(0.45mmol)、ナトリウム-t-ブトキシド2.88g(30mmol)およびキシレン1.5Lの混合物を110℃にて10時間攪拌した。反応液を室温に冷却し、水を加えトルエンで抽出を行い減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフフィーおよび再結晶にて精製し中間体L 3.52gを得た。収率61%であった。
中間体合成例M:中間体Mの合成
Figure 0007046908000086
中間体合成例Lにおいて、1-ブロモナフタレンの代わりに2-ブロモナフタレンを用いるほかは同様の操作を行い、中間体Mを合成した。
中間体合成例N:中間体Nの合成
Figure 0007046908000087
中間体合成例Lにおいて、1-ブロモナフタレンの代わりに1-(4-ブロモフェニル)ナフタレンを用いるほかは同様の操作を行い、中間体Nを合成した。
中間体合成例O:中間体Oの合成
Figure 0007046908000088
中間体合成例Lにおいて、1-ブロモナフタレンの代わりに2-(4-ブロモフェニル)ナフタレンを用いるほかは同様の操作を行い、中間体Oを合成した。
中間体合成例P:中間体Pの合成
Figure 0007046908000089
中間体合成例Lにおいて、1-ブロモナフタレンの代わりに2-ブロモビフェニルを用いるほかは同様の操作を行い、中間体Pを合成した。
合成例1:化合物1の合成
Figure 0007046908000090
アルゴン雰囲気下、中間体C 3.20g(7.78mmol)、中間体E 3.10g(7.78mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.142g(0.156mmol)、XPhos 0.297g(0.622mmol)、ナトリウム-t-ブトキシド2.242g(23.33mmol)およびキシレン50mLの混合物を110℃にて4.5時間攪拌した。反応を室温に冷却した後、NHシリカゲル(アミノシリカゲル)を加えて攪拌した後、シリカゲルを濾過で除き、溶液を減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよび再結晶にて精製し、3.22gの白色固体を得た。収率57%であった。なお、上記XPhosは、2-Dicyclohexylphosphino-2',4',6'-triisopropylbiphenylである。
得られた生成物は、マススペクトル分析の結果(分子量728.28に対し、m/e=728)、化合物1であった。
合成例2:化合物2の合成
Figure 0007046908000091
合成例1において、中間体Cの代わりに中間体Dを用いたこと以外は合成例1と同様の操作を行った。
得られた生成物は、マススペクトル分析の結果(分子量804.31に対し、m/e=804)、化合物2であった。
合成例3:化合物3の合成
Figure 0007046908000092
合成例1において、中間体Eの代わりに中間体Fを用いたこと以外は合成例1と同様の操作を行った。
得られた生成物は、マススペクトル分析の結果(分子量728.28に対し、m/e=728)、化合物3であった。
合成例4:化合物4の合成
Figure 0007046908000093

合成例1において、中間体Eのかわりに中間体Hを用いたこと以外は合成例1と同様の操作を行った。
得られた生成物は、マススペクトル分析の結果(分子量804.31に対し、m/e=804)、化合物4であった。
合成例5:化合物5の合成
Figure 0007046908000094
合成例1において、中間体Eの代わりに中間体Iを用いたこと以外は合成例1と同様の操作を行った。
得られた生成物はマススペクトル分析の結果(分子量804.31に対し、m/e=804)、化合物5であった。
合成例6:化合物6の合成
Figure 0007046908000095
合成例1において、中間体Eの代わりに中間体Jを用いたこと以外は合成例1と同様の操作を行った。
得られた生成物はマススペクトル分析の結果(分子量804.31に対し、m/e=804)、化合物6であった。
合成例7:化合物7の合成
Figure 0007046908000096
合成例1において、中間体Cのかわりに中間体Lを用いるほかは合成例1と同様の操作を行い、化合物7を得た。
得られたものは、マススペクトル分析の結果化合物7であり、分子量702.27に対しm/e=702であった。
合成例8:化合物8の合成
Figure 0007046908000097
合成例1において、中間体Cのかわりに中間体Mを用いるほかは合成例1と同様の操作を行い、化合物8を得た。
得られたものは、マススペクトル分析の結果化合物8であり、分子量702.27に対しm/e=702であった。
合成例9:化合物9の合成
Figure 0007046908000098
合成例1において、中間体Cのかわりに中間体Nを用いるほかは合成例1と同様の操作を行い、化合物9を得た。
得られたものは、マススペクトル分析の結果化合物9であり、分子量778.30に対しm/e=778であった。
合成例10:化合物10の合成
Figure 0007046908000099
合成例1において、中間体Cのかわりに中間体Oを用いるほかは合成例1と同様の操作を行い、化合物10を得た。
得られたものは、マススペクトル分析の結果化合物10であり、分子量778.30に対しm/e=778であった。
合成例11:化合物11の合成
Figure 0007046908000100
合成例1において、中間体Cのかわりに中間体Pを用いるほかは合成例1と同様の操作を行い、化合物11を得た。
得られたものは、マススペクトル分析の結果化合物11であり、分子量728.28に対しm/e=728であった。
合成例12:化合物12の合成
Figure 0007046908000101
合成例1において、中間体Eのかわりに9-(3-ブロモフェニル)カルバゾールを用いるほかは合成例1と同様の操作を行い、化合物12を得た。
得られたものは、マススペクトル分析の結果化合物12であり、分子量652.25に対しm/e=652であった。
合成例13:化合物13の合成
Figure 0007046908000102
合成例2において、中間体Eのかわりに9-(3-ブロモフェニル)カルバゾールを用いるほかは合成例2と同様の操作を行い、化合物13を得た。
得られたものは、マススペクトル分析の結果化合物13であり、分子量728.28に対しm/e=728であった。
実施例1(有機EL素子の製造)
25mm×75mm×厚さ1.1mmのITO透明電極付きガラス基板(ジオマテック株式会社製)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分間行った。ITO透明電極の厚さは130nmとした。
洗浄後のITO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ITO透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして下記化合物(HI-1)を蒸着して膜厚5nmのHI-1膜を成膜し、正孔注入層を形成した。
次に、この正孔注入層上に、第1正孔輸送材料として下記化合物HT-1を蒸着して膜厚80nmのHT-1膜を成膜し、第1正孔輸送層を形成した。
次に、この第1正孔輸送層上に、合成例1で合成した下記化合物1を蒸着して膜厚10nmのHT-2膜を成膜し、第2正孔輸送層を形成した。
次に、この第2正孔輸送層上に、化合物BH-1(ホスト材料)と化合物BD-1(ドーパント材料)を共蒸着し、膜厚25nmの共蒸着膜を成膜した。化合物1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。
次に、この発光層の上に、下記化合物ET-1を蒸着して膜厚10nmのET-1膜を成膜し、第1電子輸送層を形成した。
次に、この第1電子輸送層の上に、下記化合物ET-2を蒸着して膜厚15nmのET-1膜を成膜し、第2電子輸送層を形成した。
次に、この第2電子輸送層上に、LiFを蒸着して膜厚1nmのLiF膜を成膜し、電子注入性電極(陰極)を形成した。
そして、このLiF膜上に金属Alを蒸着して膜厚80nmの金属Al膜を成膜し、金属Al陰極を形成した。
(有機EL素子の評価)
製造した有機EL素子について、電流密度10mA/cmにおいて駆動した際の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計「CS-1000」(コニカミノルタ株式会社製)で計測し、得られた分光放射輝度スペクトルより、発光ピーク波長[λp(単位:nm)]を求めた。
また、電流密度50mA/cmにおいて駆動した際の寿命(LT95)を測定した。なお、LT95は発光輝度が初期輝度の95%となるまでの時間である。結果を表1に示す。
Figure 0007046908000103
実施例2~13、比較例1~4
実施例1において、化合物1の代わりに、合成例2~13で合成した下記化合物2~13、又は比較化合物1~4を用いたこと以外は同様にして有機EL素子を作製し、評価した。結果を表1に示す。
Figure 0007046908000104

Figure 0007046908000105

Figure 0007046908000106

Figure 0007046908000107
表1から明らかなように、本発明の一態様である化合物1~6は、比較化合物1~4と比べて、寿命が改善された有機EL素子を提供する。
1 有機EL素子
2 基板
3 陽極
4 陰極
5 発光層
6 陽極側有機層
7 陰極側有機層
10 発光ユニット

Claims (25)

  1. 下記式(1)で表される化合物。
    Figure 0007046908000108

    (上記式中、
    ~R及びR11~R18はそれぞれ独立して
    水素原子、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、
    置換もしくは無置換の炭素数7~36のアラルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基からなる群から選ばれる置換基を有するモノ又はジ置換アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、
    置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基からなる群から選ばれる置換基を有するモノ、ジ又はトリ置換シリル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロアルキル基、
    置換もしくは無置換の炭素数1~30のハロアルコキシ基、
    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、
    ハロゲン原子、
    シアノ基、又は
    ニトロ基であり、
    とR、R~Rから選ばれる隣接する2つの基、R11~R14から選ばれる隣接する2つの基、及びR15~R18から選ばれる隣接する2つの基は互いに結合して環構造を形成してもよい。
    Arは置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基であり、該アリール基は6員環のみで形成される。
    nは1又は2である。
    aは0、1、2、又は3である。aが0であるとき、Arは中心窒素原子に直結し、aが2又は3であるとき、2又は3個のLは同一でも異なっていてもよい。
    bは1、2、又は3である。bが2又は3であるとき、2又は3個のLは同一でも異なっていてもよい。
    cは1、2、又は3である。cが1であるとき、Lは下記式(L3-1)又は(L3-2)で表される基である。cが2又は3であるとき、2又は3個のLは同一でも異なっていてもよく、且つ、2又は3個のLのうちの少なくとも1つは下記式(L3-1)又は(L3-2)で表される基であり、それ以外は置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基である。
    Figure 0007046908000109

    (式(L3-1)及び(L3-2)中、R21~R25は、それぞれ独立に、前記R~Rと同様に定義される。
    ただし、式(L3-1)におけるR 22 が、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である場合を除く。
    また、*aは中心窒素原子に直接又は間接的に結合し、*bはカルバゾール構造の窒素原子に直接又は間接的に結合する。)
    また、L及びLはそれぞれ独立して置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基である。)
  2. 下記式(2)で表される請求項1に記載の化合物。
    Figure 0007046908000110

    (上記式中、各記号の定義は請求項1に記載のとおりである。)
  3. 前記Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基において、該アリール基が、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、アントリル基、ベンゾアントリル基、フェナントリル基、ベンゾフェナントリル基、フェナレニル基、ピセニル基、ペンタフェニル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾクリセニル基、ペリレニル基、又はトリフェニレニル基である、請求項1又は2に記載の化合物。
  4. 前記Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基において、該アリール基が、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、フェナントリル基、又はトリフェニレニル基である、請求項1~3のいずれか1項に記載の化合物。
  5. 前記Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基において、該アリール基が下記式より選ばれる基である、請求項1~4のいずれか1項に記載の化合物。
    Figure 0007046908000111
  6. 前記Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基において、該アリール基が下記式より選ばれる基である、請求項1~5のいずれか1項に記載の化合物。
    Figure 0007046908000112
  7. 前記L及び前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がそれぞれ独立して、フェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、アントリレン基、ベンゾアントリレン基、フェナントリレン基、ベンゾフェナントリレン基、フェナレニレン基、ピセニレン基、ペンタフェニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ベンゾクリセニレン基、又はトリフェニレニレン基である、請求項1~6のいずれか1項に記載の化合物。
  8. 前記L及び前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がそれぞれ独立して、フェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、ナフチレン基、又はフェナントリレン基である、請求項1~7のいずれか1項に記載の化合物。
  9. 前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がフェニレン基、ビフェニリレン基、又はナフチレン基であり、
    前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がフェニレン基又はビフェニリレン基である、請求項1~8のいずれか1項に記載の化合物。
  10. 前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がフェニレン基であり、
    前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がフェニレン基又はビフェニリレン基である、請求項1~9のいずれか1項に記載の化合物。
  11. 前記L及び前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がいずれもフェニレン基である、請求項1~10のいずれか1項に記載の化合物。
  12. 前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がo-フェニレン基、m-フェニレン基、又はp-フェニレン基であり、
    前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がo-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、4,4’-ビフェニリレン基、4,3’-ビフェニリレン基、4,2’-ビフェニリレン基、1,4-ナフチレン基、2,6-ナフチレン基、又は2,7-フェナントリレン基である、請求項1~8のいずれか1項に記載の化合物。
  13. 前記式(1)又は前記式(2)中の-(L-が下記式から選ばれる基である、請求項1~12のいずれか1項に記載の化合物。
    Figure 0007046908000113

    (上記式中、R21~R25、R31~R34、R41~R46は、それぞれ独立に、前記R~Rと同様に定義される。
    ただし、上記式(α)におけるR 22 が、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である場合を除く。
    *aは中心窒素原子に直接又は間接的に結合し、*bはカルバゾール構造の窒素原子に直接又は間接的に結合する。)
  14. 前記式(1)又は前記式(2)中の-(L-が下記式から選ばれる基である、請求項1~13のいずれか1項に記載の化合物。
    Figure 0007046908000114

    (上記式中、*aは中心窒素原子に直接又は間接的に結合し、*bはカルバゾール構造の窒素原子に直接又は間接的に結合する。)
  15. 前記aが0又は1である、請求項1~14のいずれか1項に記載の化合物。
  16. 前記aが0である、請求項1~15のいずれか1項に記載の化合物。
  17. 前記bが1、及び前記cが2又は3である、請求項1~16のいずれか1項に記載の化合物。
  18. 前記Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基において、該アリール基が下記式より選ばれる基であり、
    Figure 0007046908000115

    前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がフェニレン基であり、
    前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がフェニレン基又はビフェニリレン基であり、
    前記式(1)又は前記式(2)中の-(L-が下記式から選ばれる基であり、
    Figure 0007046908000116

    (上記式中、R21~R25、R31~R34、R41~R46は、それぞれ独立に、前記R~Rと同様に定義される。
    ただし、上記式(α)におけるR 22 が、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である場合を除く。
    *aは中心窒素原子に直接又は間接的に結合し、*bはカルバゾール構造の窒素原子に直接又は間接的に結合する。)
    前記aが1及び前記bが1である、請求項1又は2に記載の化合物。
  19. 前記Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基において、該アリール基が下記式より選ばれる基であり、
    Figure 0007046908000117

    前記L及び前記Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18の芳香族炭化水素基において、該芳香族炭化水素基がいずれもフェニレン基であり、
    前記式(1)又は前記式(2)中の-(L-が下記式から選ばれる基であり、
    Figure 0007046908000118

    (上記式中、R21~R25、R31~R34、R41~R46は、それぞれ独立に、前記R~Rと同様に定義される。
    ただし、上記式(α)におけるR 22 が、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である場合を除く。
    *aは中心窒素原子に直接又は間接的に結合し、*bはカルバゾール構造の窒素原子に直接又は間接的に結合する。)
    前記aが1及び前記bが1である、請求項1又は2に記載の化合物。
  20. 前記R~R及び前記R11~R18がいずれも水素原子である、請求項1~19のいずれか1項に記載の化合物。
  21. 請求項1~20のいずれか1項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。
  22. 陰極、陽極、及び該陰極と該陽極の間に有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、該有機層が発光層を含み、該有機層の少なくとも1層が請求項1~20のいずれか1項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。
  23. 前記有機層が正孔輸送帯域を含み、該正孔輸送帯域が前記化合物を含む、請求項22に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  24. 前記正孔輸送帯域が陽極側の第1正孔輸送層と陰極側の第2正孔輸送層を含み、該第1正孔輸送層と該第2正孔輸送層の一方又は双方が前記化合物を含む、請求項22又は23に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  25. 請求項22~24のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含む電子機器。
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