JP7104686B2 - 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、有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、詳しくは特定のアリールアミン化合物と特定のピリミジン誘導体を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子(以後、有機EL素子と略称する)に関する。
有機EL素子は自己発光性素子であり、液晶素子に比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、有機EL素子について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、発光のための各種の役割を各材料に分担した積層構造とすることにより、実用的な有機EL素子の開発に成功した。かかる有機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することにより構成されるものであり、正電荷と負電荷とを蛍光体の層の中に注入して発光させることにより、10V以下の電圧で1000cd/m以上の高輝度が得られるというものである(特許文献1、特許文献2参照)。
現在まで、有機EL素子には多くの改良がなされている。例えば、積層構造における各層の役割をさらに細分化し、基板上に、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ると、高効率と耐久性が達成されることが一般に知られている。
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ている。
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素子においては、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が、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、さら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、素子の寿命に関して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素子に用いられてきた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ある(特許文献1、特許文献2参照)。NPDは良好な正孔輸送性を持っているが、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もあるが、電子阻止性が不十分であるため、電子の一部が発光層を通り抜けてしまい、発光効率の向上が期待できない。よって、さら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る。
更に、特許文献3には、耐久性の高い芳香族アミン誘導体が報告されている。しかし、特許文献3の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用いられるものであり、有機EL素子に用いた例については全く検討されていない。
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、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提案されている(特許文献4、特許文献5参照)。これらの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が、その程度は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、正孔の注入・輸送性、電子の注入・輸送性、薄膜の安定性、耐久性等に優れた材料を各種組み合わせ、素子作製の歩留まり向上や、有機EL素子の素子特性の改善、例えば、正孔と電子が高効率で再結合でき、発光効率が高く、駆動電圧が低く、長寿命である素子の実現が求められている。
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 国際公開第2008/62636号 国際公開第2011/059000号 国際公開第2003/060956号 特開平7-126615号公報 特開2005-108804号公報
本発明の目的は、正孔の注入・輸送性、電子の注入・輸送性、電子阻止性、薄膜状態での安定性、耐久性等に優れた有機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)発光開始電圧が低く、(3)実用駆動電圧が低く、(4)特に長寿命である有機EL素子を提供することにある。
そこで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・輸送性、薄膜の安定性および耐久性に優れている点に着目した。また、ピリミジン誘導体が電子の注入・輸送性、薄膜の安定性および耐久性に優れている点にも着目した。
本発明者らは、正孔輸送層を二層構成とし、且つ、特定の構造を有するアリールアミン化合物を発光層に隣接する正孔輸送層(第二正孔輸送層)の材料として選択すると、発光層へ正孔を効率良く注入・輸送できるという知見を得た。更に、特定の構造を有するピリミジン誘導体を電子輸送層の材料として選択すると、発光層へ電子を効率良く注入・輸送できるという知見も得た。
そして、かかるアリールアミン化合物とピリミジン誘導体の組み合わせに対して更に種々の材料を組み合わせ、キャリアバランスが精緻化された材料の組み合わせを検討し、素子の特性評価を鋭意行った。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、少なくとも陽極、正孔注入層、第一正孔輸送層、第二正孔輸送層、発光層、電子輸送層およ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、
前記第二正孔輸送層が、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、
前記電子輸送層が、下記一般式(2)で表されるピリミジン誘導体を含有することを特徴とする有機EL素子が提供される。
Figure 0007104686000001
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。
Figure 0007104686000002
式中、
Arは、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基を表し、
Ar、Arは、同一でも異なってもよく、水素原子、芳香族炭
化水素基または縮合多環芳香族基を表し、
ArとArが同時に水素原子となることはなく、
Aは、下記構造式(3)で示される1価基を表す。
Figure 0007104686000003
式中、
Arは、芳香族複素環基を表し、
~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、トリフルオロメチル基、
炭素数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、
~RとArは、単結合、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。
本発明の有機EL素子の好適な態様は以下の通りである。
1)前記第一正孔輸送層が、分子中にトリアリールアミン構造を3~6個有するトリアリールアミン化合物であって、前記トリアリールアミン構造がヘテロ原子を含まない2価基または単結合で連結しているトリアリールアミン化合物を含有すること。
2)前記トリアリールアミン化合物が、下記一般式(4)で表される、分子中に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ること。
Figure 0007104686000004
式中、
~R16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、炭素数1~6のアルキル基、
炭素数5~10のシクロアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、
炭素数1~6のアルキルオキシ基、炭素数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。
、r、r、r12、r15、r16は、同一でも異なってもよ
く、0~5の整数を表し、
、r、r10、r11、r13、r14は、同一でも異なっても
よく、0~4の整数を表す。
、r、r、r12、r15、r16が2~5の整数である場合
またはr、r、r10、r11、r13、r14が2~4の整数であ
る場合、同一のベンゼン環に複数個結合するR~R16は、同一で
も異なってもよく、且つ、単結合、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。
~Lは、同一でも異なってもよく、下記構造式(B)~
(G)のいずれかで示される2価基または単結合を表す。
Figure 0007104686000005
式中、n1は1~3の整数を表す。
3)前記第一正孔輸送層が、分子中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、前記トリアリールアミン構造が、ヘテロ原子を含まない2価基または単結合で連結しているトリアリールアミン化合物を含有すること。
4)前記トリアリールアミン化合物が、下記一般式(5)で表されること。
Figure 0007104686000006
式中、
17~R22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、炭素数1~6のアルキル基、
炭素数5~10のシクロアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、
炭素数1~6のアルキルオキシ基、炭素数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。
17、r18、r21、r22は、同一でも異なってもよく、0~5
の整数を表し、
19、r20は、同一でも異なってもよく、0~4の整数を表す。
17、r18、r21、r22が2~5の整数である場合または
19、r20が2~4の整数である場合、同一のベンゼン環に複数
個結合するR17~R22は、同一でも異なってもよく、且つ、単結
合、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。
は、下記構造式(C)~(G)のいずれかで示される2価基ま
たは単結合を表す。
Figure 0007104686000007
5)前記ピリミジン誘導体が、下記一般式(2a)で表されること。
Figure 0007104686000008
式中、Ar~ArおよびAは、前記一般式(2)で記載した通り
の意味である。
6)前記ピリミジン誘導体が、下記一般式(2b)で表されること。
Figure 0007104686000009
式中、Ar~ArおよびAは、前記一般式(2)で記載した通り
の意味である。
7)前記一般式(2)において、Aが下記構造式(3a)で示される1価基であること。
Figure 0007104686000010
式中、ArおよびR~Rは、前記構造式(3)で記載した
通りの意味である。
本明細書では、特記しない限り、Ar~ArおよびR~R22で表される炭素数1~6のアルキル基、炭素数5~10のシクロアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、炭素数1~6のアルキルオキシ基、炭素数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、縮合多環芳香族基およびアリールオキシ基は、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。同様に、Ar~ArおよびR~R22で表される基が置換基を有する場合、かかる置換基も、特記しない限り、更に置換基を有していてもよく、無置換でもよい。環形成に寄与するメチレン基も、特記しない限り、置換基を有していてもよく、無置換であってもよい。
また、本明細書において「縮合多環芳香族基」は、ヘテロ原子を有さないものとする。
アルキル基、アルケニル基、アルキルオキシ基等の脂肪族炭化水素基は、特記しない限り、直鎖状でも分岐状でもよい。
本発明では、前記一般式(1)で表されるアリールアミン化合物を正孔輸送層の構成材料として使用し、好適な態様においては、前記一般式(4)で表されるトリアリールアミン化合物または前記一般式(5)で表されるトリアリールアミン化合物も正孔輸送層の構成材料として使用する。これらの化合物は、正孔の移動度が高いからである。
本発明では、前記一般式(2)で表されるピリミジン誘導体を、有機EL素子の電子輸送層の構成材料として使用する。かかるピリミジン誘導体は、電子注入・輸送性に優れているからである。
本発明では、正孔注入・輸送性、電子注入・輸送性、薄膜の安定性または耐久性に優れた有機EL素子用の材料のうち、正孔の注入・輸送の役割および電子の注入・輸送の役割が効果的に発現されるようにキャリアバランスを考慮して、特定の構造を有するアリールアミン化合物と特定の構造を有するピリミジン環構造を有する化合物を組み合わせている。そのため、本発明の有機EL素子は、従来の有機EL素子に比べて、正孔輸送層から発光層への正孔輸送効率および電子輸送層から発光層への電子輸送効率が向上する。
かくして、本発明の有機EL素子では、発光効率が向上するとともに、駆動電圧が低下して、耐久性が向上する。即ち、高効率、低駆動電圧であって、特に長寿命の有機EL素子を実現する。
また、好適な態様においては、上述の第二正孔輸送層用材料であるアリールアミン化合物に対し、特定の構造を有するトリアリールアミン化合物を第一正孔輸送層の材料として組み合わせて、キャリアバランスをより精緻化させて発光層へ正孔をより効率良く注入・輸送できるようにした。その結果、高効率、低駆動電圧であって、より長寿命の有機EL素子を実現した。本発明の好適な態様によれば、従来の有機EL素子の発光効率および駆動電圧を改良することができ、更に耐久性を大幅に改良することができる。
アリールアミン化合物Iである化合物1-1~1-6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1-8~1-12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1-13~1-18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1-19~1-24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1-25~1-30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1-31~1-36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1-37~1-42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1-43~1-48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1-49~1-54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1-55~1-60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1-61~1-66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1-67~1-72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1-73~1-78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1-79~1-84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1-85~1-90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1-91~1-96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1-97~1-102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1-103~1-108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1-109~1-114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1-115~1-120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1-121~1-126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1-127~1-132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1-133~1-136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1-139~1-144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1-145の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-1~2-6の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-7~2-12の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-13~2-18の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-19~2-24の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-25~2-30の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-31~2-36の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-37~2-42の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-43~2-48の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-49~2-54の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-55~2-60の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-61~2-66の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-67~2-72の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-73~2-78の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-79~2-84の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-85~2-90の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-91~2-96の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-97~2-102の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-103~2-108の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-109~2-114の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-115~2-120の構造式を示す図である。 ピリミジン誘導体IIである化合物2-121~2-125の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物IIIである化合物4-1~4-7の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物IIIである化合物4-8~4-13の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物IIIである化合物4-14~4-17の構造式を示す図である。 トリアリールアミン構造を3~6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III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IVである化合物5-1~5-6の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物IVである化合物5-7~5-12の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物IVである化合物5-13~5-18の構造式を示す図である。 トリアリールアミン化合物IVである化合物5-19~5-23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IV以外の化合物の構造式を示す図である。 実施例1~8および比較例1~5の有機EL素子構成を示した図である。
本発明の有機EL素子は、ガラス基板や透明プラスチック基板(例えばポリエチレンテレフタレート基板)などの基板上に、陽極、正孔注入層、第一正孔輸送層、第二正孔輸送層、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、第二正孔輸送層と発光層の間に電子阻止層を有する態様、発光層と電子輸送層の間に正孔阻止層を有する態様、電子輸送層と陰極の間に電子注入層を有する態様があげられる。これらの多層構造においては有機層を何層か省略あるいは兼ねることが可能であり、例えば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できる。
各層の詳細な説明は後述するが、本発明では、第二正孔輸送層が、一般式(1)で表されるアリールアミン化合物(以下、これを「アリールアミン化合物I」と呼ぶことがある。)を含有しており、更に、電子輸送層が、一般式(2)で表されるピリミジン誘導体(以下、これを「ピリミジン誘導体II」と呼ぶことがある。)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とピリミジン誘導体IIについて説明する。
<アリールアミン化合物I>
第二正孔輸送層に含有され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。
Figure 0007104686000011
(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。
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、アントリル基、フェナントリル基、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、ピリミジル基、トリアジル基、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、カルボリニル基などをあげることができる。
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、シアノ基およびニトロ基の他に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、i-プロピル基、n-ブチル基、2-メチルプロピル基、
t-ブチル基、n-ペンチル基、3-メチルブチル基、tert-ペ
ンチル基、n-ヘキシル基、iso-ヘキシル基、tert-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、
アセナフテニル基、フェナントリル基、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、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;
これらの置換基は、無置換でもよいが、更に前記例示した置換基が置換していても良い。
また、これらの置換基同士は、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、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)
アリールアミン化合物Iの中で、好ましい化合物の具体例を図1~図25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。尚、化合物1-7、化合物1-14、化合物1-137および化合物1-138は欠番である。
具体例中、化合物1-108~1-144は、「芳香族炭化水素基、芳香族複素環基および縮合多環芳香族基から選ばれる置換基を2つ有するフェニル基」を複数有するが、かかるフェニル基のうち紙面上最も右に描かれるフェニル基が、一般式(1)中のArおよびArで置換されたフェニル基に該当する。
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、ターフェニリル基、ナフチル基またはフルオレニル基がより好ましい。
Arで表される基が置換基を有する場合、置換基としては、炭素原子数1~6のアルキル基または縮合多環芳香族基が好ましく、炭素原子数1~6のアルキル基、ナフチル基またはフルオレニル基がより好ましい。
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、芳香族炭化水素基がより好ましく、フェニル基が特に好ましい。
Arで表される基が置換基を有する場合、置換基としては、炭素原子数1~6のアルキル基または縮合多環芳香族基が好ましい。
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、ビフェニリル基またはフルオレニル基がより好ましい。
Arがフェニル基であり、かかるフェニル基が置換基として芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を有する場合、置換基の数は1つが好ましい。
Arで表される基が置換基を有する場合、置換基の種類としては、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が好ましく、炭素原子数1~6のアルキル基または芳香族炭化水素基がより好ましい。
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。
Arがフェニル基であり、かかるフェニル基が置換基として芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基を有する場合、置換基の数は1つが好ましい。
Arで表される基が置換基を有する場合、置換基としては、炭素原子数1~6のアルキル基、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基が好ましく、炭素原子数1~6のアルキル基または芳香族炭化水素基がより好ましい。
あるいは、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としては、重水素原子、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、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い。
これらの置換基同士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。
アリールアミンIは、鈴木カップリング等の公知の方法により製造することができる。
アリールアミン化合物Iには、合成後、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を行う。最終的に、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。物性値として、ガラス転移点(Tg)と仕事関数の測定を行う。ガラス転移点(Tg)は薄膜状態の安定性の指標である。仕事関数は正孔輸送性の指標である。
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、DSC3100S)によって求めることができる。
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{具体的には、後述するピリミジン誘導体II、トリアリールアミン化合物III、トリアリールアミン化合物IV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。
<ピリミジン誘導体II>
電子輸送層に含まれるピリミジン誘導体IIは、下記一般式(2)で表される。
Figure 0007104686000012
ピリミジン誘導体IIは、-Arと-Aの位置関係に応じて、以下の2態様に大別される。
Figure 0007104686000013
(Ar~Ar
Arは、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基を表す。Ar、Arは、同一でも異なってもよく、水素原子、芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基を表す。ArとArが同時に水素原子となることはない。
Ar~Arで表される芳香族炭化水素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、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントラセニル基、アセナフテニル基、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などをあげることができる。
Ar~Arで表される、芳香族炭化水素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、前記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として示したものと同様のものをあげることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
(A)
Aは、下記構造式(3)で示される1価基を表す。
Figure 0007104686000014
Arは、芳香族複素環基を表す。Arで表される芳香族複素環基としては、具体的に、トリアジニル基、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、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、カルボリニル基などをあげることができる。
Ar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、前記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として示したものと同様のものをあげることができる。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。R~RとArは、単結合、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のアルキル基としては、具体的に、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、2-メチルプロピル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、3-メチルブチル基、tert-ペンチル基、n-ヘキシル基、iso-ヘキシル基、tert-ヘキシル基などをあげることができる。
~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、具体的に、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントラセニル基、アセナフテニル基、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、トリアジニル基、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、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、カルボリニル基などをあげることができる。
~Rで表される炭素原子数1~6のアルキル基、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、前記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として示したものと同様のものをあげることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
ピリミジン誘導体IIは、それ自体公知の方法によって合成することができる(特許文献6~7参照)。
(好適な態様)
ピリミジン誘導体IIの中で、好ましい化合物の具体例を図26~図46に示すが、ピリミジン誘導体IIは、これらの化合物に限定されるものではない。尚、Dは重水素を表す。
ピリミジン誘導体IIは、前記一般式(2a)で表されることが好ましい。
図26~図46に示す具体例のうち2-1~2-49、2-66~2-99、2-103~2-105および2-107~2-125が、一般式(2a)に該当する。
また、一般式(2)中のArとしては、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、アセナフテニル基、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、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、ピレニル基、フルオランテニル基またはトリフェニレニル基がより好ましい。
Arで表される基が置換基を有する場合、置換基としては、重水素原子または縮合多環芳香族基が好ましく、重水素原子、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、ピレニル基、フルオランテニル基またはトリフェニレニル基がより好ましい。
Arとしては、無置換であるかまたは芳香族複素環基以外の基を置換基として有する芳香族炭化水素基または縮合多環芳香族基が好ましい。特に、芳香族複素環基以外の置換基を有するフェニル基が好ましい。この場合の置換基としては、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニル基などの芳香族炭化水素基;またはナフチル基、アントラセニル基、アセナフテニル基、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などの縮合多環芳香族基;が好ましく、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、ピレニル基、フルオランテニル基またはトリフェニレニル基がより好ましい。
Arとしては、水素原子が好ましい。
構造式(3)中のArとしては、含窒素複素環基、例えばトリアジニル基、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、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、カルボリニル基などが好ましく、トリアジニル基、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、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基またはアクリジ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、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、フェナントロリニル基またはアクリジニル基が特に好ましい。
かかる含窒素複素環基は、無置換であることが好ましい。
~Rとしては、水素原子または重水素原子が好ましい。
構造式(3)中のベンゼン環におけるArの結合位置は、薄膜の安定性の観点からは、下記構造式(3a)に示されるように、一般式(2)に示されるピリミジン環の結合位置に対してメタ位であることが好ましい。
Figure 0007104686000015
式中、Ar、R~Rは、前記構造式(3)に記載した通りの意味である。
図26~図46に示す具体例のうち2-1~2-66、2-68、2-71~2-72、2-105~2-107および2-112~2-122が、構造式(3a)で表される基Aを有している。
あるいは、合成しやすさの観点からは、構造式(3)中のベンゼン環におけるArの結合位置が、一般式(2)に示されるピリミジン環の結合位置に対し、パラ位であることが好ましい。
一般式(2)において、ArとArが同一ではないことが、薄膜の安定性の観点から好ましい。
ここで、ArとArが同一の基である場合、異なる置換基であってもよいし、あるいは、異なる置換位置であってもよい。ArとArが同一の基である場合も同様である。
一般式(2)において、ArとArは同一の基であってもよいが、分子全体の対称性がよくなることによって結晶化し易くなる虞があるので薄膜の安定性の観点から、ArとArは異なる基であることが好ましい。また、ArとArの一方が水素原子であることが好ましい。
<有機EL素子>
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が第二正孔輸送層に含まれており、且つ、上記ピリミジン誘導体IIが電子輸送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56を参照して、各層について詳細に説明する。
(陽極2)
陽極としては、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と第一正孔輸送層4との間には、正孔注入層3を設ける。正孔注入層3には、前記一般式(1)で表されるアリールアミン化合物I、後述の一般式(4)で表されるトリアリールアミン化合物IIIまたは後述の一般式(5)で表されるトリアリールアミン化合物IVを用いることが好ましい。これらの化合物は、正孔の移動度が高いからである。
あるいは、正孔注入層3には、公知の材料を用いることもできる。公知の材料としては、例えば、スターバースト型のトリアリールアミン誘導体、種々のトリアリールアミン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。
また、正孔注入層3には、該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って薄膜形成を行うと、正孔注入層3を形成することができる。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。
(第一正孔輸送層4)
第一正孔輸送層4は、上記の正孔注入層3と第二正孔輸送層5との間に設けられる。第一正孔輸送層4には、以下に例示される公知の材料を含有させることができる。
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
(以後、TPDと略称する)、
N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(α-ナフチル)ベンジジ
ン(以後、NPDと略称する)、
N,N,N’,N’-テトラビフェニリルベンジジンなど;
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);
正孔輸送性のトリアリールアミン化合物、例えば
分子中にトリアリールアミン構造を3~6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、ヘテロ原子
を含まない2価基または単結合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3~6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。)、
分子中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、ヘテロ原子を含
まない2価基または単結合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。);
但し、第一正孔輸送層4に正孔輸送性のトリアリールアミン化合物を用いる場合、第一正孔輸送層4の組成は正孔注入層3の組成とは異なっていなければならない。
第一正孔輸送層4には、トリアリールアミン構造を3~6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2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。
尚、トリアリールアミン化合物には、例えば図55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3~6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(4)で表されるトリアリールアミン化合物III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。
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IV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。
一般式(4)で表されるトリアリールアミン化合物III;
Figure 0007104686000016
前記一般式(4)で表されるトリアリールアミン化合物は、分子中に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構造同士は、ヘテロ原子を含まない2価基または単結合で連結している。
(r~r16
~r16は、それぞれ、ベンゼン環に結合している基R~R16の数を示す。r、r、r、r12、r15、r16は、同一でも異なってもよく、0~5の整数を表し、r、r、r10、r11、r13、r14は、同一でも異なってもよく、0~4の整数を表す。
~r16が0である場合とは、ベンゼン環上にR~R16が存在しないこと、すなわち、R~R16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。
、r、r、r12、r15、r16が2~5の整数である場合またはr、r、r10、r11、r13、r14が2~4の整数である場合、同一のベンゼン環にR~R16が複数結合している。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なくてもよいが、単結合、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48の化合物4-8では、2つの基R(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おり、且つ、2つの基R15(2つのビニル基)も単結合を介して結合してナフタレン環を形成している。
(R~R16
~R16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。
~R16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-ブテニル基などをあげることができる。
~R16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あげることができる。
~R16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示したものと同様のものをあげることができる。とりうる態様も同様である。
~R16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あげることができる。
~R16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、縮合多環芳香族基または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もよい。置換基としては、前記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として示したものと同様のものをあげることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
(L~L
~Lは、トリアリールアミン構造同士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)のいずれかで示される2価基または単結合を表す。下記構造式(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。下記構造式(B)中、n1は1~3の整数を表す。
Figure 0007104686000017
(好適な態様)
トリアリールアミン化合物IIIの中で、好ましい化合物の具体例を図47~図49に示すが、トリアリールアミン化合物IIIは、これらの化合物に限定されるものではない。
前述したトリアリールアミン構造を3~6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III以外の好ましい化合物の具体例を図50に示すが、トリアリールアミン構造を3~6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。
~R16としては、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い。
~Lとしては、前記構造式(B)~(F)で表される2価基または単結合が好ましい。
前述したトリアリールアミン構造を3~6個有するトリアリールアミン化合物は、それ自体公知の方法によって合成することができる(特許文献1、8、9参照)。
一般式(5)で表されるトリアリールアミン化合物IV;
Figure 0007104686000018
前記一般式(5)で表されるトリアリールアミン化合物は、分子中にトリアリールアミン構造を2個有している。トリアリールアミン構造同士は、ヘテロ原子を含まない2価基または単結合で連結している。
(r17~r22
17~r22は、それぞれ、ベンゼン環に結合している基R17~R22の数を示す。r17、r18、r21、r22は、同一でも異なってもよく、0~5の整数を表し、r19、r20は、同一でも異なってもよく、0~4の整数を表す。
17~r22が0である場合とは、ベンゼン環上にR17~R22が存在しないこと、すなわち、R17~R22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。
17、r18、r21、r22が2~5の整数である場合またはr19、r20が2~4の整数である場合、同一のベンゼン環にR17~R22が複数結合している。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、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53の化合物5-13では、2つの基R18(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。
(R17~R22
17~R22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。
17~R22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、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基としては、前記一般式(4)の説明でR~R16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、縮合多環芳香族基またはアリールオキシ基として示したものと同様のものをあげることができ、とりうる態様も、同様のものをあげることができる。
17~R22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、縮合多環芳香族基または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もよい。置換基としては、前記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として示したものと同様のものをあげることができる。置換基がとりうる態様も同様である。
(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は下記構造式(C)~(G)のいずれかで示される2価基または単結合を表す。
Figure 0007104686000019
前述した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、それ自体公知の方法によって合成することができる(特許文献1,8,9参照)。
(好適な態様)
トリアリールアミン化合物IVの中で、好ましい化合物の具体例を図51~54に示すが、トリアリールアミン化合物IVは、これらの化合物に限定されるものではない。
前述した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IV以外の好ましい化合物の具体例を図55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。
17~R22としては、重水素原子、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、芳香族炭化水素基がより好ましい。
としては、前記構造式(C)~(F)で表される2価基または単結合が好ましく、単結合がより好ましい。
上記の第一正孔輸送層用の材料は、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。第一正孔輸送層は、単層構造を有してもよく、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。
第一正孔輸送層には、該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。
正孔注入層兼第一正孔輸送層を設ける場合には、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)/ポリ(スチレンスルフォネート)(PSS)などの塗布型の高分子材料を用いることができる。
(第二正孔輸送層5)
本発明の有機EL素子においては、第一正孔輸送層4と発光層6の間に第二正孔輸送層5が設けられ、かかる第二正孔輸送層5に前記一般式(1)で表されるアリールアミン化合物Iが用いられる。
第二正孔輸送層5では、本発明の効果を損なわない限りにおいて、公知の正孔輸送性材料を併用してもよい。公知の正孔輸送性材料としては、第一正孔輸送層4で説明したものと同じものを挙げることができる。但し、第二正孔輸送層5の組成は第一正孔輸送層4の組成とは異なっていなければならない。
第二正孔輸送層5用の材料は、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。第二正孔輸送層5は、単層構造を有してもよく、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。
(電子阻止層)
図56には示されていないが、第二正孔輸送層と発光層との間には電子阻止層を設けることができる。電子阻止層には、電子阻止性が高いという観点から、前記アリールアミン化合物I、前記トリアリールアミン化合物IIIまたは前記トリアリールアミン化合物IVを用いることができる。ただし、電子阻止層の組成は、前述の第二正孔輸送層5の組成とは異なっていなければならない。
また、電子阻止作用を有する公知の化合物を用いることもできる。電子阻止作用を有する公知の化合物としては、
カルバゾール誘導体、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)など;
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;
を用いることができる。
上記の電子阻止層用の材料は、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。電子阻止層は、単層構造を有してもよく、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。
(発光層6)
発光層6は、前記第二正孔輸送層5(または電子阻止層)の上に形成される。発光層6には、Alqをはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体の他、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。
また、発光層をホスト材料とドーパント材料とで構成してもよい。
ホスト材料として、前記発光材料に加え、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も可能である。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、以下を用いることができる。
Ir(ppy)などの緑色の燐光発光体;
FIrpic、FIrなどの青色の燐光発光体;
BtpIr(acac)などの赤色の燐光発光体;
このときのホスト材料としては、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。
カルバゾール誘導体、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、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-1
H-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。
燐光発光体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、共蒸着によっておこなうことが好ましい。
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。
発光層用の材料は、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。発光層は、単層構造を有してもよく、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。
(正孔阻止層)
発光層と電子輸送層との間には、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(以後、BAlqと略称する)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。
正孔阻止層用の材料は電子輸送層の材料を兼ねてもよい。
正孔阻止層用の材料は、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。正孔阻止層は、単層構造を有してもよく、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。
(電子輸送層7)
本発明において、電子輸送層7には前記ピリミジン誘導体IIが用いられる。更に、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併用してもよい。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;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;アントラセン誘導体;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;などを用いることができる。
上記の電子輸送層用の材料は、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。電子輸送層は、単層構造を有してもよく、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。
(電子注入層8)
電子輸送層7の上には、電子注入層8を設けても良い。電子注入層には、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、電子注入層を省略することができる。
(陰極9)
陰極9には、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1-2>
ビス(ビフェニル-4-イル)-(6-フェニルビフェニル-3-イル)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)-(6-ブロモビフェニル-3-イ
ル)アミン 11.8g、
トルエン 94mL、
フェニルボロン酸 2.7g、
を加え、さらに予め炭酸カリウム5.9gを水36mLに溶解した水溶液を加えて混合液を得た。混合液に30分間超音波を照射しながら窒素ガスを通気した。
次いで、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.74gを加えて加熱し、72℃で18時間撹拌した。室温まで冷却し、分液操作によって有機層を採取した。水を用いた洗浄、飽和食塩水を用いた洗浄を順次行った後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、濃縮した。これによって、粗製物を得た。続いて、カラムクロマトグラフィーを用いた精製を行った。その結果、化合物1-2の白色粉体8.4g(収率72%)を得た。
Figure 0007104686000020
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31個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.56-7.68(7H)
7.45-7.52(4H)
7.14-7.41(20H)
<合成例2:化合物1-3>
ビス(ビフェニル-4-イル)-{6-(ナフチル-1-イル)ビフェニル-3-イル}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
1-ナフチルボロン酸
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1-3の白色粉体9.2g(収率61%)を得た。
Figure 0007104686000021
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33個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.84-7.87(3H)
7.67-7.83(6H)
7.26-7.64(18H)
7.02-7.04(6H)
<合成例3:化合物1-1>
ビス(ビフェニル-4-イル)-{6-(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)ビフェニル-3-イル}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
(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)ボロン酸
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1-1の白色粉体9.0g(収率57%)を得た。
Figure 0007104686000022
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)=7.56-7.64(10H)
7.26-7.50(18H)
7.02-7.16(5H)
1.26(6H)
<合成例4:化合物1-4>
ビス(ビフェニル-4-イル)-{6-(ビフェニル-4-イル)ビフェニル-3-イル}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、同様の条件で反応を行った。化合物1-4の白色粉体8.6g(収率64%)を得た。
Figure 0007104686000023
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)=7.66-7.53(8H)
7.51-7.15(27H)
<合成例5:化合物1-9>
ビス(ビフェニル-4-イル)-{6-(1,1’;4’,1’’-ターフェニル-4-イル)ビフェニル-3-イル}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-ブロモ-1,1’;4’,1’’-ターフェニル
を用い、
ビス(ビフェニル-4-イル)-(6-ブロモビフェニル-3-
イル)アミン
に代えて
ビス(ビフェニル-4-イル)-{3-フェニル-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}アミン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1-9の白色粉体4.5g(収率40%)を得た。
Figure 0007104686000024
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(THF-d)で以下の39個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.73-7.58(15H)
7.46-7.12(24H)
<合成例6:化合物1-16>
ビス(ビフェニル-4-イル)-[6-{4-(ナフタレン-1-イル)フェニル)}ビフェニル-3-イル]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-(ナフタレン-1-イル)フェニルボロン酸
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1-16の白色粉体11.6g(収率77%)を得た。
Figure 0007104686000025
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37個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.95-7.84(3H)
7.67-7.18(34H)
<合成例7:化合物1-20>
ビス(ビフェニル-4-イル)-[6-(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)フェニル)}ビフェニル-3-イル]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-(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)フェニルボロン

を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1-20の白色粉体13.1g(収率81%)を得た。
Figure 0007104686000026
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)=7.78(2H)
7.68-7.15(35H)
1.55(6H)
<合成例8:化合物1-56>
(ビフェニル-4-イル)-{6-(ビフェニル-4-イル)ビフェニル-3-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、
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、
ビス(ビフェニル-4-イル)-(6-ブロモビフェニル-3-
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
-イル)-(6-ブロモビフェニル-3-イル)アミン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1-56の白色粉体17.8g(収率89%)を得た。
Figure 0007104686000027
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)=7.72-7.57(7H)
7.52-7.33(9H)
7.32-7.19(17H)
1.45(6H)
<合成例9:化合物1-62>
ビス(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)-(6-フェニルビフェニル-3-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)-(6-ブロモビフェニル-3-
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)-(6-ブロモ
ビフェニル-3-イル)アミン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1-62の白色粉体11.5g(収率57%)を得た。
Figure 0007104686000028
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(THF-d)で以下の39個の水素のシグナルを検出した。
δ(ppm)=7.70-7.63(3H)
7.44-7.02(24H)
1.46(12H)
<合成例10:化合物1-108>
ビス(6-フェニルビフェニル-3-イル)-(ビフェニル-4-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)-(6-ブロモビフェニル-3-
イル)アミン
に代えて、
ビス(6-ブロモビフェニル-3-イル)-(ビフェニル-4-
イル)アミン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1-108の白色粉体10.2g(収率73%)を得た。
Figure 0007104686000029
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)=7.57-7.66(4H)
7.10-7.49(31H)
<合成例11:化合物1-143>
トリス(6-フェニルビフェニル-3-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)-(6-ブロモビフェニル-3-
イル)アミン
に代えて、
トリス(6-ブロモビフェニル-3-イル)アミン
を用い、同様の条件で反応を行った。その結果、化合物1-143の白色粉体11.1g(収率75%)を得た。
Figure 0007104686000030
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)=7.35-7.42(6H)
7.15-7.35(33H)
<融点とガラス転移点>
アリールアミン化合物Iについて、高感度示差走査熱量計(ブルカー・エイエックスエス製、DSC3100SA)によって融点とガラス転移点を測定した。
融点 ガラス転移点
合成例2:化合物1-3 242℃ 103℃
合成例3:化合物1-1 観測されず 115℃
合成例4:化合物1-4 観測されず 104℃
合成例5:化合物1-9 観測されず 117℃
合成例6:化合物1-16 観測されず 107℃
合成例7:化合物1-20 240℃ 127℃
合成例8:化合物1-56 観測されず 116℃
合成例9:化合物1-62 観測されず 119℃
合成例10:化合物1-108 観測されず 101℃
合成例11:化合物1-143 観測されず 112℃
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、即ち、薄膜状態で安定であった。
<仕事関数>
アリールアミン化合物I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、PYS-202)によって仕事関数を測定した。
仕事関数
合成例1:化合物1-2 5.68eV
合成例2:化合物1-3 5.72eV
合成例3:化合物1-1 5.66eV
合成例4:化合物1-4 5.67eV
合成例5:化合物1-9 5.70eV
合成例6:化合物1-16 5.71eV
合成例7:化合物1-20 5.66eV
合成例8:化合物1-56 5.62eV
合成例9:化合物1-62 5.55eV
合成例10:化合物1-108 5.72eV
合成例11:化合物1-143 5.75eV
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、即ち、良好な正孔輸送性を有していた。
<実施例1>
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4、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(アルミニウム電極)9をこの順に蒸着して、図56に示す有機EL素子を作製した。
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、200℃に加熱したホットプレート上にて10分間乾燥させた。
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、真空蒸着機内を0.001Pa以下まで減圧した。
続いて、透明陽極2を覆うようにして下記構造式の化合物6を蒸着し、膜厚5nmの正孔注入層3を形成した。
Figure 0007104686000031
正孔注入層3の上に、下記構造式の化合物5-1を蒸着し、膜厚60nmの第一正孔輸送層4を形成した。
Figure 0007104686000032
第一正孔輸送層4の上に、合成例4の化合物1-4を蒸着し、膜厚5nmの第二正孔輸送層5を形成した。
Figure 0007104686000033
第二正孔輸送層5の上に、下記構造式の化合物7-Aと下記構造式の化合物8-Aを、蒸着速度比が化合物7-A:化合物8-A=5:95となる速度で二元蒸着し、膜厚20nmの発光層6を形成した。
Figure 0007104686000034
発光層6の上に、下記構造式の化合物2-92と下記構造式の化合物9を、蒸着速度比が化合物2-92:化合物9=50:50となる速度で二元蒸着し、膜厚30nmの電子輸送層7を形成した。
Figure 0007104686000035
電子輸送層7の上に、フッ化リチウムを蒸着し、膜厚1nmの電子注入層8を形成した。
最後に、アルミニウムを100nm蒸着し、陰極9を形成した。
<実施例2>
実施例1において、第二正孔輸送層5の材料として合成例4の化合物1-4に代えて合成例5の化合物1-9を用いた以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
Figure 0007104686000036
<実施例3>
実施例1において、電子輸送層7の材料として化合物2-92に代えて下記構造式の化合物2-123を用いた以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
Figure 0007104686000037
<実施例4>
実施例3において、第二正孔輸送層5の材料として合成例4の化合物1-4に代えて合成例5の化合物1-9を用いた以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
<実施例5>
実施例1において、電子輸送層7の材料として化合物2-92に代えて下記構造式の化合物2-124を用いた以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
Figure 0007104686000038
<実施例6>
実施例5において、第二正孔輸送層5の材料として合成例4の化合物1-4に代えて合成例5の化合物1-9を用いた以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
<実施例7>
実施例1において、電子輸送層7の材料として化合物2-92に代えて下記構造式の化合物2-125を用いた以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
Figure 0007104686000039
<実施例8>
実施例7において、第二正孔輸送層5の材料として合成例4の化合物1-4に代えて合成例5の化合物1-9を用いた以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。
<比較例1>
実施例1において、第二正孔輸送層5の材料として合成例4の化合物1-4に代えて前記化合物5-1を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。この場合、第一正孔輸送層4と第二正孔輸送層5は一体の正孔輸送層(膜厚65nm)として機能した。
<比較例2>
実施例3において、第二正孔輸送層5の材料として合成例4の化合物1-4に代えて前記化合物5-1を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。この場合、第一正孔輸送層4と第二正孔輸送層5は一体の正孔輸送層(膜厚65nm)として機能した。
<比較例3>
実施例5において、第二正孔輸送層5の材料として合成例4の化合物1-4に代えて前記化合物5-1を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。この場合、第一正孔輸送層4と第二正孔輸送層5は一体の正孔輸送層(膜厚65nm)として機能した。
<比較例4>
実施例7において、第二正孔輸送層5の材料として合成例4の化合物1-4に代えて前記化合物5-1を用いた点以外は、同様の条件で有機EL素子を作製した。この場合、第一正孔輸送層4と第二正孔輸送層5は一体の正孔輸送層(膜厚65nm)として機能した。
<比較例5>
実施例1において、第二正孔輸送層5の材料として合成例4の化合物1-4に代えて前記化合物5-1を用いた点、および、電子輸送層7の材料として化合物2-92に代えて下記構造式のETM-1(国際公開第2003/060956号参照)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4と第二正孔輸送層5は一体の正孔輸送層(膜厚65nm)として機能した。
Figure 0007104686000040
実施例1~8および比較例1~5で作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性を測定した。結果を表1に示した。
また、素子寿命を測定し、結果を表1に示した。素子寿命は、発光開始時の発光輝度(初期輝度)を2000cd/mとして定電流駆動を行った時、発光輝度が1900cd/m(初期輝度を100%とした時の95%に相当:95%減衰)に減衰するまでの時間として測定した。
Figure 0007104686000041
電流密度10mA/cmの電流を流したときの発光効率は、比較例1~5よりも実施例1~8のほうが高効率であった。
電力効率も、比較例1~5よりも実施例1~8のほうが高効率であった。
素子寿命(95%減衰)も、比較例1~5に比べ実施例1~8では大きく長寿命化した。
本発明では、特定のアリールアミン化合物と特定のピリミジン誘導体を、発光層へ正孔および電子を効率良く注入・輸送できるように組み合わせることによって、高発光効率、長寿命の有機EL素子を実現した。さらに、好適な態様では、特定のトリアリールアミン化合物を第一正孔輸送層の材料とすることによって、第一正孔輸送層の材料と第二正孔輸送層の材料が、発光層へ正孔をより効率良く注入・輸送できるようにキャリアバランスがより精緻化された組み合わせとなった。そのため、高発光効率であって、より長寿命の有機EL素子を実現できる。
特定のアリールアミン化合物と特定のピリミジン誘導体を組み合わせ、好適には更に特定のトリアリールアミン化合物を組み合わせた本発明の有機EL素子は、発光効率が向上するとともに耐久性が大きく改善している。そのため、本発明の有機EL素子は、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 第一正孔輸送層
5 第二正孔輸送層
6 発光層
7 電子輸送層
8 電子注入層
9 陰極

Claims (5)

  1. 少なくとも陽極、正孔注入層、第一正孔輸送層、第二正孔輸送層、発光層、電子輸送層およ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、
    前記第二正孔輸送層が、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、
    前記電子輸送層が、下記化合物(2-124)又は化合物(2-125)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
    Figure 0007104686000042

    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
    Figure 0007104686000043
  2. 前記第一正孔輸送層が、分子中にトリアリールアミン構造を3~6個有するトリアリールアミン化合物であって、前記トリアリールアミン構造がヘテロ原子を含まない2価基または単結合で連結しているトリアリールアミン化合物を含有する、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3. 前記トリアリールアミン化合物が、下記一般式(4)で表される、分子中に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る、請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子
    Figure 0007104686000044

    式中、
    ~R16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し、
    、r、r、r12、r15、r16は、同一でも異な
    ってもよく、0~5の整数を表し、
    、r、r10、r11、r13、r14は、同一でも異
    なってもよく、0~4の整数を表し、
    、r、r、r12、r15、r16が2~5の整数で
    ある場合またはr、r、r10、r11、r13、r14
    が2~4の整数である場合、同一のベンゼン環に複数個結合
    するR~R16は、同一でも異なってもよく、且つ、単結
    合、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、
    ~Lは、同一でも異なってもよく、下記構造式
    (B)~(G)のいずれかで示される2価基または単結合を
    表す
    Figure 0007104686000045

    式中、n1は1~3の整数を表す。
  4. 前記第一正孔輸送層が、分子中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、前記トリアリールアミン構造が、ヘテロ原子を含まない2価基または単結合で連結しているトリアリールアミン化合物を含有する、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5. 前記トリアリールアミン化合物が、下記一般式(5)で表される、請求項4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子
    Figure 0007104686000046

    式中、
    17~R22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し、
    17、r18、r21、r22は、同一でも異なってもよく、
    0~5の整数を表し、
    19、r20は、同一でも異なってもよく、0~4の整数
    を表し、
    17、r18、r21、r22が2~5の整数である場合
    またはr19、r20が2~4の整数である場合、同一のベン
    ゼン環に複数個結合するR17~R22は、同一でも異なって
    もよく、且つ、単結合、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、
    は下記構造式(C)~(G)のいずれかで示される2
    価基または単結合を表す。
    Figure 0007104686000047


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