JPWO2018139662A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
陽極から陰極に向かって発光層、第1電子輸送層、及び第2電子輸送層を含み、第1電子輸送層が式(1)の化合物を含み、第2電子輸送層が式(2)の化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子は良好な有機エレクトロルミネッセンス素子性能を示す。(式中、A、L、Ar、n、及び、X1〜X6は明細書で定義したとおり。)
Description
本発明は、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素子(有機EL素子)の性能を改善する方法の一つとして、電子輸送層材料の開発が研究されている。又、有機EL素子の性能を改善する他の方法として、電子輸送層を2層にし、発光層側の電子輸送層に正孔阻止能、三重項阻止能等の機能を持たせることが知られている。
しかし、電子輸送層を2層にした有機EL素子の性能は十分ではなく、性能をさらに向上することが求められている。特に、発光効率の向上は、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素子よりも発光効率を向上できる有機EL素子が求められている。
特許文献1は、陽極から陰極に向かって、発光層、障壁層、及び電子注入層をこの順で含む有機EL素子を記載している。シアノ基とビスカルバゾール構造を有する化合物を含む障壁層とベンゾイミダゾール構造を有する化合物を含む電子注入層の組合せを記載している。
特許文献2は、シアノ基と縮合芳香族炭化水素環を有する化合物を電子輸送層材料として使用することを開示している。
特許文献3は、シアノ基とインドロカルバゾール構造を有する化合物を発光層のコホストとして使用することを開示しているが、電子輸送層に使用することは記載されていない。
特許文献4は陽極から陰極に向かって、発光層、障壁層、及び電子注入層をこの順で含む有機EL素子を記載している。障壁層の材料としてアジン環を含む芳香族複素環化合物が記載されている。
しかし、電子輸送層を2層にした有機EL素子の性能は十分ではなく、性能をさらに向上することが求められている。特に、発光効率の向上は、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素子よりも発光効率を向上できる有機EL素子が求められている。
特許文献1は、陽極から陰極に向かって、発光層、障壁層、及び電子注入層をこの順で含む有機EL素子を記載している。シアノ基とビスカルバゾール構造を有する化合物を含む障壁層とベンゾイミダゾール構造を有する化合物を含む電子注入層の組合せを記載している。
特許文献2は、シアノ基と縮合芳香族炭化水素環を有する化合物を電子輸送層材料として使用することを開示している。
特許文献3は、シアノ基とインドロカルバゾール構造を有する化合物を発光層のコホストとして使用することを開示しているが、電子輸送層に使用することは記載されていない。
特許文献4は陽極から陰極に向かって、発光層、障壁層、及び電子注入層をこの順で含む有機EL素子を記載している。障壁層の材料としてアジン環を含む芳香族複素環化合物が記載されている。
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、良好な発光効率を示す有機EL素子を提供すること目的とする。
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、前記目的が、陽極から陰極に向かって、発光層、第1電子輸送層、及び第2電子輸送層をこの順に含み、該第1電子輸送層がシアノ基を有する下記式(1)で表される化合物を含み、該第2電子輸送層が含窒素6員環を有する下記式(2)で表される化合物を含む有機EL素子によって達成されること、すなわち、特定構造の化合物を含む第1電子輸送層と他の特定構造の化合物を含む第2電子輸送層の組合せにより有機EL素子の発光効率が改善されることを見出した。
すなわち、一態様において、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、該有機層が陽極から陰極に向かって、発光層、第1電子輸送層、及び第2電子輸送層をこの順に含み、該第1電子輸送層が下記式(1)で表される化合物を含み、該第2電子輸送層が下記式(2)で表される化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
(式中、
Aは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリール基を表し、
Lは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリーレン基を表し、
nは0〜2の整数を表し、
nが0のときLは単結合を表し、
nが2のとき、2つのLは同一でも異なっていてもよく、
Arは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリーレン基を表す。
ただし、A及びArの少なくとも一方は縮合環を有する基である。)
(式中、
X1は窒素原子又はCR1を表し、
X2は窒素原子又はCR2を表し、
X3は窒素原子又はCR3を表し、
X4は窒素原子又はCR4を表し、
X5は窒素原子又はCR5を表し、
X6は窒素原子又はCR6を表し、
X1〜X6の少なくとも1つは窒素原子を表し、
R1〜R6の1〜3個はそれぞれ独立して下記式(3)〜(6)のいずれかで表され基を表し、他はそれぞれ独立して水素原子又は置換基を表し、
R1〜R6から選ばれる隣接する2つの基は結合して、それらが結合している2つの環形成炭素原子と共に、置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合芳香族炭化水素環、置換もしくは無置換の非縮合芳香族炭化水素環、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合芳香族複素環、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5又は6の非縮合芳香族複素環を形成してもよい。)
(式中、
L1、L3、L6、L8及びL9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10〜30の縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜32の縮合ヘテロアリール基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリール基
L2、L4、及びL5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10〜30の縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリーレン基を表し、
L7は環形成炭素数10〜30の縮合芳香族炭化水素環、非縮合芳香族炭化水素環、環形成原子数9〜30の縮合芳香族複素環、又は、環形成原子数5又は6の非縮合芳香族複素環の3価の残基を表し、該3価の残基は無置換であってもよいし、置換基を有していてもよい。)
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含む電子機器を提供する。
本発明は発光効率が改善された有機EL素子を実現する。
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有機EL素子は、陰極、陽極、及び該陰極と該陽極の間に有機層を有し、該有機層は陽極から陰極に向かって、発光層、第1電子輸送層、及び第2電子輸送層をこの順に含む。前記第1電子輸送層は後述する式(1)で表される化合物(“化合物1”と称することもある)を含み、前記第2電子輸送層は後述する式(2)で表される化合物(“化合物2”と称することもある)を含む。
式(1)において、Aは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリール基を表す。
本発明の好ましい態様において、Aは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基である。
本発明の他の好ましい態様において、Aは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基である。
本発明の他の好ましい態様において、Aは置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基である。
本発明の好ましい態様において、Aは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基である。
本発明の他の好ましい態様において、Aは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基である。
本発明の他の好ましい態様において、Aは置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基である。
Aが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基において、該縮合アリール基は2〜6個、好ましくは4〜6個の縮合環を有し、例えば、ナフタレン、アセナフチレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、アセアントリレン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、フルオレン、ペンタセン、ピセン、ペンタフェニレン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、s−インダセン、as−インダセン、フルオランテン、ペリレン、ベンゾフルオランテン、トリフェニレン、ベンゾトリフェニレン、及びスピロフルオレンから選ばれる縮合芳香族炭化水素環の1価の残基が挙げられる。
前記縮合アリール基はトリフェニレン、ベンゾクリセン、フルオランテン、ピレン、フルオレン、スピロフルオレン、9,9−ジメチルフルオレン、及び9,9−ジフェニルフルオレンから選ばれる縮合芳香族炭化水素環の1価の残基であることが好ましい。
本発明の好ましい態様において、前記縮合アリール基は以下の式で表される。
上記縮合アリール基は好ましくは下記式で表される。
前記縮合アリール基はトリフェニレン、ベンゾクリセン、フルオランテン、ピレン、フルオレン、スピロフルオレン、9,9−ジメチルフルオレン、及び9,9−ジフェニルフルオレンから選ばれる縮合芳香族炭化水素環の1価の残基であることが好ましい。
本発明の好ましい態様において、前記縮合アリール基は以下の式で表される。
上記縮合アリール基は好ましくは下記式で表される。
Aが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基において、該非縮合アリール基は、例えば、ベンゼン、ビフェニル、テルフェニル(異性体を含む)、及びクアテルフェニル(異性体を含む)から選ばれる単環又は環集合の1価の残基である。
該非縮合アリール基は、フェニル基、ビフェニリル基、又は、ターフェニリル基であることが好ましく、フェニル基又はビフェニリル基であることがより好ましい。
該非縮合アリール基は、フェニル基、ビフェニリル基、又は、ターフェニリル基であることが好ましく、フェニル基又はビフェニリル基であることがより好ましい。
Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基において、該縮合ヘテロアリール基は、2〜6個、好ましくは3〜5個の縮合環を有し、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、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子を含む。
該縮合ヘテロアリール基は、例えば、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、キサンテン、ジ(ベンゾイミダゾ)ベンゾ[1,3,5]トリアゼピン、(ベンゾイミダゾ)ベンゾイミダゾール、(ベンゾイミダゾ)フェナントリジン、及び(ベンゾインドロ)ベンゾアゼピンから選ばれる縮合芳香族複素環の環形成炭素原子又は環形成窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。上記縮合ヘテロアリール基には他の環、例えば、ベンゼン、ナフタレン、インドール、インデン、1,1−ジメチルインデン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン等がさらに縮合してもよい。
該縮合ヘテロアリール基は、例えば、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、キサンテン、ジ(ベンゾイミダゾ)ベンゾ[1,3,5]トリアゼピン、(ベンゾイミダゾ)ベンゾイミダゾール、(ベンゾイミダゾ)フェナントリジン、及び(ベンゾインドロ)ベンゾアゼピンから選ばれる縮合芳香族複素環の環形成炭素原子又は環形成窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。上記縮合ヘテロアリール基には他の環、例えば、ベンゼン、ナフタレン、インドール、インデン、1,1−ジメチルインデン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン等がさらに縮合してもよい。
Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリール基において、該非縮合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、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子を含む。
該非縮合ヘテロアリール基としては、例えば、ピロ−ル、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジンから選ばれる単環又は環集合の炭素原子又は窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。
該非縮合ヘテロアリール基としては、例えば、ピロ−ル、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジンから選ばれる単環又は環集合の炭素原子又は窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。
本発明の好ましい態様において、Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基において、該縮合ヘテロアリール基は環形成窒素原子、環形成酸素原子、及び環形成硫黄原子から選ばれる少なくとも1つを含む縮合ヘテロアリール基であることが好ましい。又、Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリール基において、該非縮合ヘテロアリール基は環形成窒素原子、環形成酸素原子、及び環形成硫黄原子から選ばれる少なくとも1つを含む非縮合ヘテロアリール基であることが好ましい。
上記縮合ヘテロアリール基及び上記非縮合ヘテロアリール基は、それぞれ、前記した縮合ヘテロアリール基及び非縮合ヘテロアリールから選ばれる。
上記縮合ヘテロアリール基及び上記非縮合ヘテロアリール基は、それぞれ、前記した縮合ヘテロアリール基及び非縮合ヘテロアリールから選ばれる。
本発明の好ましい態様において、Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基において、該縮合ヘテロアリール基は少なくとも1つの環形成窒素原子を含むことが好ましい。又、Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリール基において、該非縮合ヘテロアリールは窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子から選ばれる少なくとも1つの環形成窒素原子を含む非縮合ヘテロアリール基であることが好ましい。
上記縮合ヘテロアリール基及び上記非縮合ヘテロアリール基は、それぞれ、前記した縮合ヘテロアリール基及び非縮合ヘテロアリール基から選ばれる。
本発明の好ましい態様において、上記の少なくとも1つの環形成窒素原子を含む非縮合ヘテロアリール基はピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、ビピリジン、及びトリアジンから選ばれる。
本発明の好ましい態様において、上記の少なくとも1つの環形成窒素原子を含む縮合ヘテロアリール基はインドール、カルバゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、ジ(ベンゾイミダゾ)ベンゾ[1,3,5]トリアゼピン、(ベンゾイミダゾ)ベンゾイミダゾール、(ベンゾイミダゾ)フェナントリジン、(ベンゾインドロ)ベンゾアゼピン、ジベンゾフラン、及びジベンゾチオフェンから選ばれる化合物の炭素原子又は窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。
ジ(ベンゾイミダゾ)ベンゾ[1,3,5]トリアゼピン、(ベンゾイミダゾ)ベンゾイミダゾール、(ベンゾイミダゾ)フェナントリジン、(ベンゾインドロ)ベンゾアゼピンの1価の残基としては以下の基が好ましい。
本発明の他の好ましい態様において、上記の少なくとも1つの環形成窒素原子を含む縮合ヘテロアリール基はインドール又はカルバゾールの炭素原子又は窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。
上記縮合ヘテロアリール基及び上記非縮合ヘテロアリール基は、それぞれ、前記した縮合ヘテロアリール基及び非縮合ヘテロアリール基から選ばれる。
本発明の好ましい態様において、上記の少なくとも1つの環形成窒素原子を含む非縮合ヘテロアリール基はピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、ビピリジン、及びトリアジンから選ばれる。
本発明の好ましい態様において、上記の少なくとも1つの環形成窒素原子を含む縮合ヘテロアリール基はインドール、カルバゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、ジ(ベンゾイミダゾ)ベンゾ[1,3,5]トリアゼピン、(ベンゾイミダゾ)ベンゾイミダゾール、(ベンゾイミダゾ)フェナントリジン、(ベンゾインドロ)ベンゾアゼピン、ジベンゾフラン、及びジベンゾチオフェンから選ばれる化合物の炭素原子又は窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。
ジ(ベンゾイミダゾ)ベンゾ[1,3,5]トリアゼピン、(ベンゾイミダゾ)ベンゾイミダゾール、(ベンゾイミダゾ)フェナントリジン、(ベンゾインドロ)ベンゾアゼピンの1価の残基としては以下の基が好ましい。
本発明の他の好ましい態様において、上記の少なくとも1つの環形成窒素原子を含む縮合ヘテロアリール基はインドール又はカルバゾールの炭素原子又は窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。
本発明の好ましい態様において、Aが表す前記の少なくとも1つの環形成窒素原子を含む縮合ヘテロアリール基はカルバゾール構造を含む。前記カルバゾール構造はビスカルバゾール構造又は縮合カルバゾール構造(カルバゾールにさらに環が縮合した構造)であることが好ましい。
前記ビスカルバゾール構造を含む縮合アリール基は下記式(7)で表される。
(式中、
*aは式(1)のLに結合し、
R7及びR11〜R14から選ばれる1つ、好ましくはR7は*bに結合する単結合を表し、
R11〜R18から選ばれる1つは*cに結合する単結合を表し、
*bに結合する単結合ではないR7は置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基、好ましくはナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、フルオランテニル基、ピレニル基、クリセニル基、トリフェニル基、又はフルオレニル基;置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基、より好ましくはフェニル基又はビフェニリル基;置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基、好ましくはジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基(ジベンゾチエニル基);又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリール基、より好ましくはピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、フラニル基、チエニル基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、又はトリアジニル基を表し、
*bに結合する単結合ではなく、かつ、*cに結合する単結合ではないR11〜R14、及び、*cに結合する単結合ではないR15〜R18は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基、好ましくは水素原子を表し、
R8及びR19〜R26から選ばれる1つは*dに結合する単結合を表し、
*dに結合する単結合ではないR8は置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基、好ましくはナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、フルオランテニル基、ピレニル基、クリセニル基、トリフェニル基、又はフルオレニル基;置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基、より好ましくはフェニル基又はビフェニリル基;置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基、好ましくはジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基(ジベンゾチエニル基);又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリール基、より好ましくはピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、フラニル基、チエニル基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、又はトリアジニル基を表し、
*dに結合する単結合ではないR19〜R22は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基、好ましくは水素原子を表す。
ただし、R16が*cに結合し、かつ、R21が*dに結合する場合、R15とR22が一緒になって2つのカルバゾール構造を架橋する酸素原子又は硫黄原子を表してもよい。)
(式中、
*aは式(1)のLに結合し、
R7及びR11〜R14から選ばれる1つ、好ましくはR7は*bに結合する単結合を表し、
R11〜R18から選ばれる1つは*cに結合する単結合を表し、
*bに結合する単結合ではないR7は置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基、好ましくはナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、フルオランテニル基、ピレニル基、クリセニル基、トリフェニル基、又はフルオレニル基;置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基、より好ましくはフェニル基又はビフェニリル基;置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基、好ましくはジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基(ジベンゾチエニル基);又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリール基、より好ましくはピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、フラニル基、チエニル基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、又はトリアジニル基を表し、
*bに結合する単結合ではなく、かつ、*cに結合する単結合ではないR11〜R14、及び、*cに結合する単結合ではないR15〜R18は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基、好ましくは水素原子を表し、
R8及びR19〜R26から選ばれる1つは*dに結合する単結合を表し、
*dに結合する単結合ではないR8は置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基、好ましくはナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、フルオランテニル基、ピレニル基、クリセニル基、トリフェニル基、又はフルオレニル基;置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基、より好ましくはフェニル基又はビフェニリル基;置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基、好ましくはジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基(ジベンゾチエニル基);又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリール基、より好ましくはピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、フラニル基、チエニル基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、又はトリアジニル基を表し、
*dに結合する単結合ではないR19〜R22は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基、好ましくは水素原子を表す。
ただし、R16が*cに結合し、かつ、R21が*dに結合する場合、R15とR22が一緒になって2つのカルバゾール構造を架橋する酸素原子又は硫黄原子を表してもよい。)
上記ビスカルバゾール構造は式(7a)、(7b)、(7c)、(7d)、(7e)、又は(7f)で表されることが好ましく、式(7b)で表されることがより好ましい。
前記縮合カルバゾール構造(カルバゾールにさらに環が縮合した構造)は下記式(8)で表される。
(式(8)において、
R39、R31〜R38、及びR44〜R47から選ばれる1つ、好ましくはR39は式(1)のLに結合する単結合を表し、
R31及びR32、R32及びR33、R33及びR34、R35及びR36、R36及びR37、及び、R37及びR38から選ばれる少なくとも1つ、好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2、さらに好ましくは1つにおいて、一方は*eに結合する単結合を表し、他方は*fに結合する単結合を表し、
式(1)のLに結合する単結合を表さないR39は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基、より好ましくはフェニル基又はビフェニリル基;又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の縮合ヘテロアリール基、好ましくはジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基(ジベンゾチエニル基)を表し、
式(1)のL、*e又は*fに結合する単結合を表さないR31〜R38は水素原子又は置換基、好ましくは水素原子を表し、
Xは酸素原子、硫黄原子、NR41、又はCR42R43を表し、
R41は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基、より好ましくはフェニル基又はビフェニリル基;又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の縮合ヘテロアリール基、好ましくはジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基(ジベンゾチエニル基)を表し、
R42及びR43は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基、好ましくは置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の縮合もしくは非縮合アリール基、より好ましくはメチル基又はフェニル基を表し、
式(1)のLに結合する単結合を表さないR44〜R47は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基、好ましくは水素原子を表す、
又は、
式(8)において、
R31及びR32、R32及びR33、R33及びR34、R35及びR36、R36及びR37、及び、R37及びR38から選ばれる少なくとも1つ、好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2、さらに好ましくは1つは、それらが結合している2個の環形成炭素原子と共に置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の縮合もしくは非縮合芳香族炭化水素環、好ましくはベンゼン環またはナフタレン環を形成し、
R39及び前記縮合もしくは非縮合芳香族炭化水素環を形成しないR31〜R38から選ばれる1つ、好ましくはR39は式(1)のLに結合する単結合を表すか、又は、前記縮合もしくは非縮合芳香族炭化水素環の1つの環形成炭素原子が式(1)のLに結合し、
式(1)のLに結合する単結合を表さないR39は置換基、好ましくは置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の縮合もしくは非縮合アリール基、より好ましくはフェニル基又はビフェニリル基を表し、
式(1)のLに結合する単結合を表さず、かつ、環を形成しないR31〜R38は水素原子又は置換基、好ましくは水素原子を表す。
(式(8)において、
R39、R31〜R38、及びR44〜R47から選ばれる1つ、好ましくはR39は式(1)のLに結合する単結合を表し、
R31及びR32、R32及びR33、R33及びR34、R35及びR36、R36及びR37、及び、R37及びR38から選ばれる少なくとも1つ、好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2、さらに好ましくは1つにおいて、一方は*eに結合する単結合を表し、他方は*fに結合する単結合を表し、
式(1)のLに結合する単結合を表さないR39は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基、より好ましくはフェニル基又はビフェニリル基;又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の縮合ヘテロアリール基、好ましくはジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基(ジベンゾチエニル基)を表し、
式(1)のL、*e又は*fに結合する単結合を表さないR31〜R38は水素原子又は置換基、好ましくは水素原子を表し、
Xは酸素原子、硫黄原子、NR41、又はCR42R43を表し、
R41は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基、より好ましくはフェニル基又はビフェニリル基;又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の縮合ヘテロアリール基、好ましくはジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基(ジベンゾチエニル基)を表し、
R42及びR43は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基、好ましくは置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の縮合もしくは非縮合アリール基、より好ましくはメチル基又はフェニル基を表し、
式(1)のLに結合する単結合を表さないR44〜R47は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基、好ましくは水素原子を表す、
又は、
式(8)において、
R31及びR32、R32及びR33、R33及びR34、R35及びR36、R36及びR37、及び、R37及びR38から選ばれる少なくとも1つ、好ましくは1〜3、より好ましくは1〜2、さらに好ましくは1つは、それらが結合している2個の環形成炭素原子と共に置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の縮合もしくは非縮合芳香族炭化水素環、好ましくはベンゼン環またはナフタレン環を形成し、
R39及び前記縮合もしくは非縮合芳香族炭化水素環を形成しないR31〜R38から選ばれる1つ、好ましくはR39は式(1)のLに結合する単結合を表すか、又は、前記縮合もしくは非縮合芳香族炭化水素環の1つの環形成炭素原子が式(1)のLに結合し、
式(1)のLに結合する単結合を表さないR39は置換基、好ましくは置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の縮合もしくは非縮合アリール基、より好ましくはフェニル基又はビフェニリル基を表し、
式(1)のLに結合する単結合を表さず、かつ、環を形成しないR31〜R38は水素原子又は置換基、好ましくは水素原子を表す。
上記縮合カルバゾール構造は、式(8a)、(8b)、(8c)、(8d)、(8e)、又は(8f)で表されることが好ましい。
式(1)において、Lは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリーレン基を表す。
本発明の好ましい態様において、Lは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリーレン基を表す。
本発明の好ましい態様において、Lは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基又は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリーレン基を表す。
Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基において、該縮合アリーレン基は2〜6個、好ましくは2〜4個、より好ましくは2個の縮合環を有し、例えば、ナフタレン、アセナフチレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、アセアントリレン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、フルオレン、ペンタセン、ピセン、ペンタフェニレン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、s−インダセン、as−インダセン、フルオランテン、ペリレン、トリフェニレン、ベンゾトリフェニレン、及びスピロフルオレン、ベンゾフルオランテン、ベンゾクリセンから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、該縮合アリーレン基はナフタレン、トリフェニレン、フェナントレン、及びフルオレンから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基である。
本発明の他の好ましい態様において、該縮合アリーレン基は、例えば、2,7−ナフタレンジイル基である。
本発明の好ましい態様において、該縮合アリーレン基はナフタレン、トリフェニレン、フェナントレン、及びフルオレンから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基である。
本発明の他の好ましい態様において、該縮合アリーレン基は、例えば、2,7−ナフタレンジイル基である。
Lが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリーレン基において、該非縮合アリーレン基は、例えば、ベンゼン、ビフェニル、テルフェニル(異性体を含む)、及びクアテルフェニル(異性体を含む)から選ばれる単環又は環集合の2価の残基である。
本発明の好ましい態様において、該非縮合アリーレン基は下記式で表される。下記式において、2つの結合手の一方はAに結合し、他方はL又はArに結合する。
本発明の好ましい態様において、該非縮合アリーレン基は下記式で表される。下記式において、2つの結合手の一方はAに結合し、他方はL又はArに結合する。
Lが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基において、該縮合ヘテロアリーレン基は2〜6個、好ましくは3〜5個の縮合環を有し、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、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子を含む。
該縮合ヘテロアリーレン基としては、例えば、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、及びキサンテンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子及び/又は環形成窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記縮合ヘテロアリーレン基はジベンゾフラン及びジベンゾチオフェンから選ばれる縮合複素環の2価の残基である。
該縮合ヘテロアリーレン基としては、例えば、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、及びキサンテンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子及び/又は環形成窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記縮合ヘテロアリーレン基はジベンゾフラン及びジベンゾチオフェンから選ばれる縮合複素環の2価の残基である。
Lが表す置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリーレン基において、該非縮合ヘテロアリーレン基は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、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子を含む。
該非縮合ヘテロアリーレン基として、例えば、ピロ−ル、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、オキサゾリン、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジから選ばれる単環又は環集合の炭素原子及び/又は窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記非縮合ヘテロアリーレン基はピリジン、ピリミジン、及びトリアジンから選ばれる非縮合複素環の2価の残基である。
該非縮合ヘテロアリーレン基として、例えば、ピロ−ル、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、オキサゾリン、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジから選ばれる単環又は環集合の炭素原子及び/又は窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記非縮合ヘテロアリーレン基はピリジン、ピリミジン、及びトリアジンから選ばれる非縮合複素環の2価の残基である。
nは0〜2の整数、好ましくは0又は1、より好ましくは0を表す。nが2のとき、2つのLは同一でも異なっていても良い。nが0のとき、Lは単結合を表す。
式(1)において、Arは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリーレン基を表す。
本発明の好ましい態様において、Arは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基を表す。
本発明の他の好ましい態様において、Arは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基を表す。
本発明の好ましい態様において、Arは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基を表す。
本発明の他の好ましい態様において、Arは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基を表す。
Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基において、該縮合アリーレン基は2〜6個、好ましくは2〜4個の縮合環を有し、例えば、ナフタレン、アセナフチレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、アセアントリレン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、フルオレン、ペンタセン、ピセン、ペンタフェニレン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、s−インダセン、as−インダセン、フルオランテン、ペリレン、トリフェニレン、9,9−ジメチルフルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、及びスピロフルオレン、ベンゾフルオランテン、ベンゾクリセンから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基が挙げられる。好ましくは、ナフタレン、フェナントレン、フルオランテン、ピレン、トリフェニレン、ベンゾクリセン、9,9−ジメチルフルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、及びスピロフルオレンから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、該縮合アリーレン基としては下記の基が挙げられる。以下の基において、2つの結合手の一方はL又はAに結合し、他方はCNに結合する。
上記縮合アリーレン基は、好ましくは下記の式で表される。
本発明の好ましい態様において、該縮合アリーレン基としては下記の基が挙げられる。以下の基において、2つの結合手の一方はL又はAに結合し、他方はCNに結合する。
上記縮合アリーレン基は、好ましくは下記の式で表される。
Arが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリーレン基において、該非縮合アリーレン基は、例えば、ベンゼン、ビフェニル、テルフェニル(異性体を含む)、及びクアテルフェニル(異性体を含む)から選ばれる単環又は環集合の2価の残基である。
本発明の好ましい態様において、該非縮合アリーレン基は下記式で表される。下記式において、2つの結合手の一方はL又はAに結合し、他方はCNに結合する。
該非縮合アリーレン基は好ましくは下記式で表される。
本発明の好ましい態様において、該非縮合アリーレン基は下記式で表される。下記式において、2つの結合手の一方はL又はAに結合し、他方はCNに結合する。
該非縮合アリーレン基は好ましくは下記式で表される。
Arが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基において、該縮合ヘテロアリーレン基は2〜6個、好ましくは3〜5個の縮合環を有し、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、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子を含む。
該縮合ヘテロアリーレン基としては、例えば、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、及びキサンテンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子及び/又は環形成窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。好ましくは、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、及びカルバゾールから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記縮合芳香族環の2価の残基は下記式で表される。下記式において、2つの結合手の一方はL又はAに結合し、他方はCNに結合する。
(式中、Rは環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基又は環形成炭素数10〜30の縮合アリール基であり、その詳細はAに関して記載したとおりである。)
上記縮合芳香族環の2価の残基は好ましくは下記式で表される。
該縮合ヘテロアリーレン基としては、例えば、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソオキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、及びキサンテンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子及び/又は環形成窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。好ましくは、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、及びカルバゾールから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記縮合芳香族環の2価の残基は下記式で表される。下記式において、2つの結合手の一方はL又はAに結合し、他方はCNに結合する。
(式中、Rは環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基又は環形成炭素数10〜30の縮合アリール基であり、その詳細はAに関して記載したとおりである。)
上記縮合芳香族環の2価の残基は好ましくは下記式で表される。
Arが表す置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリーレン基において、該非縮合ヘテロアリーレン基は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、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子を含む。
該非縮合ヘテロアリーレン基として、例えば、ピロ−ル、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、オキサゾリン、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジンから選ばれる単環又は環集合の炭素原子及び/又は窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記非縮合ヘテロアリーレン基はピリジン、ピリミジン、及びトリアジンから選ばれる非縮合複素環の2価の残基である。
該非縮合ヘテロアリーレン基として、例えば、ピロ−ル、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、オキサゾリン、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジンから選ばれる単環又は環集合の炭素原子及び/又は窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記非縮合ヘテロアリーレン基はピリジン、ピリミジン、及びトリアジンから選ばれる非縮合複素環の2価の残基である。
本発明の好ましい態様において、式(1)の−Ar−CN又は−L−Ar−CNのArは単環のベンゼン環;ビフェニルなどの環集合に含まれるベンゼン環;ナフタレン、フェナントレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、トリフェニレン、ベンゾクリセン、ピレン、9,9−ジメチルフルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、スピロフルオレンなどの芳香族炭化水素環に含まれるベンゼン環、又は、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾールなどの縮合芳香族複素環に含まれるベンゼン環を含み、該ベンゼン環を形成する炭素原子がCNに結合する。該ベンゼン環は前記の任意の置換基を有していてもよく、有していなくてもいい。
本発明の他の好ましい態様において、−Ar−CN及び−L−Ar−CNはヘテロ原子を含まないp−ビフェニリルシアノ構造を含む。
以下に化合物1の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
式(2)において、
X1は窒素原子又はCR1を表し、
X2は窒素原子又はCR2を表し、
X3は窒素原子又はCR3を表し、
X4は窒素原子又はCR4を表し、
X5は窒素原子又はCR5を表し
X6は窒素原子又はCR6を表す。
ただし、X1〜X6の少なくとも1つは窒素原子を表す。
X1は窒素原子又はCR1を表し、
X2は窒素原子又はCR2を表し、
X3は窒素原子又はCR3を表し、
X4は窒素原子又はCR4を表し、
X5は窒素原子又はCR5を表し
X6は窒素原子又はCR6を表す。
ただし、X1〜X6の少なくとも1つは窒素原子を表す。
本発明の好ましい態様においては、X2、X4、及びX6の1つが窒素原子を表す。本発明の他の好ましい態様においては、X2、X4、及びX6の2つが窒素原子を表す。本発明の他の好ましい態様においては、X2、X4、及びX6のすべてが窒素原子を表す。
すなわち、式(2’)は、例えば、下記式(2a)〜(2c)のいずれかで表される。
すなわち、式(2’)は、例えば、下記式(2a)〜(2c)のいずれかで表される。
式(2)において、R1〜R6の1〜3個はそれぞれ独立して下記式(3)〜(6)のいずれかで表され基を表し、他のR1〜R6はそれぞれ独立して水素原子又は置換基、好ましくは水素原子を表す。
R1〜R6から選ばれる隣接する2つの基は結合して、それらが結合している2つの環形成炭素原子と共に、置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合芳香族炭化水素環、置換もしくは無置換の非縮合芳香族炭化水素環、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合芳香族複素環、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5又は6の非縮合芳香族複素環を形成してもよい。
例えば、前記縮合芳香族炭化水素環としてはインデン環、ナフタレン環、及びアントラセン環;前記縮合芳香族炭化水素環としてはベンゼン環;前記縮合芳香族複素環としてはキノリン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、アザベンゾフラン環、アザベンゾチオフェン環、及びアザインデン環;前記非縮合芳香族複素環としてはピロ−ル環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、フラン環、チオフェン環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサゾール環、イソオキザゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、及びピリミジン環、トリアジン環が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、R1〜R6から選ばれる隣接する2つの基が結合して、それらが結合している2つの環形成炭素原子と共に環を形成した式(2)の化合物(縮合アジン化合物)は例えば下記式で表される。
R1〜R6から選ばれる隣接する2つの基は結合して、それらが結合している2つの環形成炭素原子と共に、置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合芳香族炭化水素環、置換もしくは無置換の非縮合芳香族炭化水素環、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合芳香族複素環、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5又は6の非縮合芳香族複素環を形成してもよい。
例えば、前記縮合芳香族炭化水素環としてはインデン環、ナフタレン環、及びアントラセン環;前記縮合芳香族炭化水素環としてはベンゼン環;前記縮合芳香族複素環としてはキノリン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、アザベンゾフラン環、アザベンゾチオフェン環、及びアザインデン環;前記非縮合芳香族複素環としてはピロ−ル環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、フラン環、チオフェン環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサゾール環、イソオキザゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、及びピリミジン環、トリアジン環が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、R1〜R6から選ばれる隣接する2つの基が結合して、それらが結合している2つの環形成炭素原子と共に環を形成した式(2)の化合物(縮合アジン化合物)は例えば下記式で表される。
本発明の他の好ましい態様において、前記縮合アジン化合物は、例えば下記式で表される。
式(3)〜(6)において、L1、L3、L6、L8及びL9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10〜30の縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜32、好ましくは9〜30の縮合ヘテロアリール基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリール基を表す。
前記置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基において、該縮合アリール基は2〜6個、好ましくは4〜6個の縮合環を有し、例えば、ナフタレン、アセナフチレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、アセアントリレン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、フルオレン、ペンタセン、ピセン、ペンタフェニレン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、s−インダセン、as−インダセン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ペリレン、トリフェニレン、ベンゾトリフェニレン、及びスピロフルオレンから選ばれる縮合芳香族環の一価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、該縮合アリール基は、ナフタレン、フェナントレン、トリフェニレン、ベンゾクリセン、フルオランテン、ピレン、フルオレン、スピロフルオレン、9,9−ジメチルフルオレン、及び9,9−ジフェニルフルオレンから選ばれる縮合芳香族環の1価の残基であることが好ましい。
本発明の他の好ましい態様において、置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基は下記式で表される。
本発明の好ましい態様において、該縮合アリール基は、ナフタレン、フェナントレン、トリフェニレン、ベンゾクリセン、フルオランテン、ピレン、フルオレン、スピロフルオレン、9,9−ジメチルフルオレン、及び9,9−ジフェニルフルオレンから選ばれる縮合芳香族環の1価の残基であることが好ましい。
本発明の他の好ましい態様において、置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基は下記式で表される。
前記置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリール基において、該非縮合アリール基は、例えば、ベンゼン、ビフェニル、テルフェニル(異性体を含む)、及びクアテルフェニル(異性体を含む)から選ばれる単環又は環集合の1価の残基である。
該非縮合アリール基は、フェニル基、ビフェニリル基、又は、ターフェニリル基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。
該非縮合アリール基は、フェニル基、ビフェニリル基、又は、ターフェニリル基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。
前記置換もしくは無置換の環形成原子数9〜32、好ましくは9〜30の縮合ヘテロアリール基において、該縮合ヘテロアリール基は、2〜6個、好ましくは3〜5個の縮合環を有し、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、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子を含む。
該縮合ヘテロアリール基は、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、及びキサンテンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子又は環形成窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。
本発明の好ましい態様において、該縮合ヘテロアリール基は、N−カルバゾリル基、C−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(ジベンゾチエニル基)、キサンテニル基、フェナントロリニル基、及びキノリニル基から選ばれる。
本発明の他の好ましい態様において、該縮合ヘテロアリール基は下記式で表される。
該縮合ヘテロアリール基は、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、及びキサンテンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子又は環形成窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。
本発明の好ましい態様において、該縮合ヘテロアリール基は、N−カルバゾリル基、C−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(ジベンゾチエニル基)、キサンテニル基、フェナントロリニル基、及びキノリニル基から選ばれる。
本発明の他の好ましい態様において、該縮合ヘテロアリール基は下記式で表される。
前記置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリール基において、該非縮合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、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子を含む。
該非縮合ヘテロアリール基としては、例えば、ピロ−ル、イミダゾール、イミダゾリン、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジンから選ばれる単環又は環集合の炭素原子又は窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。
本発明の好ましい態様において、該非縮合ヘテロアリール基はピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、又はビピリジンの残基である。
本発明の他の好ましい態様において、該非縮合ヘテロアリール基は、例えば、2−、3−、又は4−ピリジル基である。
該非縮合ヘテロアリール基としては、例えば、ピロ−ル、イミダゾール、イミダゾリン、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジンから選ばれる単環又は環集合の炭素原子又は窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である。
本発明の好ましい態様において、該非縮合ヘテロアリール基はピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、又はビピリジンの残基である。
本発明の他の好ましい態様において、該非縮合ヘテロアリール基は、例えば、2−、3−、又は4−ピリジル基である。
式(4)及び(5)のL2、L4、及びL5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10〜30の縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜18の非縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリーレン基を表す。
前記置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基において、該縮合アリーレン基は2〜6個、好ましくは2〜4個、より好ましくは2個の縮合環を有し、例えば、ナフタレン、アセナフチレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、アセアントリレン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、フルオレン、ペンタセン、ピセン、ペンタフェニレン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、s−インダセン、as−インダセン、フルオランテン、ペリレン、トリフェニレン、9,9−ジメチルフルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、及びスピロフルオレン、及びベンゾフルオランテンから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、該縮合アリーレン基はナフタレン、9,9−ジメチルフルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、スピロフルオレン、及びアントラセンから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基である。
本発明の好ましい態様において、該縮合アリーレン基はナフタレン、9,9−ジメチルフルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、スピロフルオレン、及びアントラセンから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基である。
前記置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリーレン基において、該非縮合アリーレン基は、例えば、ベンゼン、ビフェニル、テルフェニル(異性体を含む)、及びクアテルフェニル(異性体を含む)から選ばれる単環又は環集合の2価の残基である。
本発明の好ましい態様において、前記2価の残基は下記式で表される。下記式において、2つの結合手の一方は式(2)の環形成炭素原子に結合し、他方はL3、L5又はL6に結合する。
本発明の好ましい態様において、前記2価の残基は下記式で表される。下記式において、2つの結合手の一方は式(2)の環形成炭素原子に結合し、他方はL3、L5又はL6に結合する。
前記置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基において、該縮合ヘテロアリーレン基は2〜6個、好ましくは3〜5個の縮合環を有し、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、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子を含む。
該縮合ヘテロアリーレン基としては、例えば、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、及びキサンテンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子及び/又は環形成窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記縮合ヘテロアリーレン基はジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、及びカルバゾールから選ばれる縮合複素環の2価の残基である。
該縮合ヘテロアリーレン基としては、例えば、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、及びキサンテンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子及び/又は環形成窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記縮合ヘテロアリーレン基はジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、及びカルバゾールから選ばれる縮合複素環の2価の残基である。
前記置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリーレン基において、該非縮合ヘテロアリーレン基は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、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子を含む。
該非縮合ヘテロアリーレン基として、例えば、ピロ−ル、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、オキサゾリン、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジから選ばれる単環又は環集合の炭素原子及び/又は窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記非縮合ヘテロアリーレン基はピリジンの2価の残基である。
該非縮合ヘテロアリーレン基として、例えば、ピロ−ル、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、オキサゾリン、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジから選ばれる単環又は環集合の炭素原子及び/又は窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基が挙げられる。
本発明の好ましい態様において、前記非縮合ヘテロアリーレン基はピリジンの2価の残基である。
本発明の好ましい態様において、L2、L4、及びL5はフェニレン基、ビフェニレン基、カルバゾール−N,2−ジイル基、及びカルバゾール−N,3−ジイル基から選ばれる。
式(6)のL7は環形成炭素数10〜30の縮合芳香族炭化水素環、非縮合芳香族炭化水素環、環形成原子数9〜30の縮合芳香族複素環、又は、環形成原子数5又はの非縮合芳香族複素環の3価の残基を表す。該3価の残基はL8及びL9以外の置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。
本発明の好ましい態様において、前記縮合芳香族炭化水素環はインデン環、ナフタレン環、又はアントラセン環;前記縮合芳香族炭化水素環はベンゼン環;前記縮合芳香族複素環はキノリン環、ベンゾフラン環、又はベンゾチオフェン環;前記非縮合芳香族複素環はピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、又はトリアジン環である。
式(6)のL7としてはベンゼンの3価の残基が好ましく、ベンゼン−1,3,5−トリイル基がより好ましい。
以下に化合物2の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、単に「置換基」というときの置換基及び「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、炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基;環形成炭素数3〜25、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;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(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む);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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む);環形成原子数3〜30、好ましくは5〜30、より好ましくは5〜24、さらに好ましくは5〜13の非芳香族複素環基(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む);環形成炭素数6〜30、好ましくは6〜25、より好ましくは6〜18のアリール基を有する炭素数7〜31、好ましくは7〜26、より好ましくは7〜20のアラルキル基;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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)を有するアルキル基;アミノ基;炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基、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、及び環形成原子数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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)から選ばれる置換基を有するモノ置換又はジ置換アミノ基;炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基を有するアルコキシ基;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(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)を有するアリールオキシ基;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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)を有するヘテロアリールオキシ基;炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基を有するアルキルチオ基;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(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)を有するアリールチオ基;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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)を有するヘテロアリールチオ基;炭素数2〜25、好ましくは2〜18、より好ましくは2〜8のアルケニル基;炭素数2〜25、好ましくは2〜18、より好ましくは2〜8のアルキニル基;炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基、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、及び環形成原子数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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)からなる群から選択される置換基を有するカルボニル基;炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基、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(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)、及び環形成原子数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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)から選ばれる置換基を有するモノ置換、ジ置換又はトリ置換シリル基;炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のハロアルキル基;炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のハロアルキル基を有するハロアルコキシ基;ハロゲン原子;シアノ基;炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基、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(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)、及び環形成原子数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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)から選ばれる置換基を有するモノ置換、又はジ置換ホスホリル基;及びニトロ基から選ばれる基である。
前記置換基及び前記任意の置換基は、より好ましくは、炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基;環形成炭素数3〜25、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;
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(非縮合アリール基、縮合アリール基、芳香族環集合を含む);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(非縮合芳香族複素環基、縮合芳香族複素環基、及び芳香族複素環集合を含む);炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基、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(非縮合アリール基、縮合アリール基、芳香族環集合を含む)、及び環形成原子数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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)から選ばれる置換基を有するモノ置換又はジ置換アミノ基;ハロゲン原子;炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基、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(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)、及び環形成原子数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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)から選ばれる置換基を有するモノ置換又はジ置換ホスホリル基;及びシアノ基から選ばれる。
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(非縮合アリール基、縮合アリール基、芳香族環集合を含む);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(非縮合芳香族複素環基、縮合芳香族複素環基、及び芳香族複素環集合を含む);炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基、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(非縮合アリール基、縮合アリール基、芳香族環集合を含む)、及び環形成原子数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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)から選ばれる置換基を有するモノ置換又はジ置換アミノ基;ハロゲン原子;炭素数1〜25、好ましくは1〜18、より好ましくは1〜8のアルキル基、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(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)、及び環形成原子数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(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)から選ばれる置換基を有するモノ置換又はジ置換ホスホリル基;及びシアノ基から選ばれる。
前記炭素数1〜25のアルキル基としては、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)、及びドデシル基(異性体基を含む)等が挙げられ、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。
前記環形成炭素数3〜25のシクロアルキル基シクロアルキル基としては、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、及びシクロヘプチル基が挙げられる。
前記環形成炭素数6〜30のアリール基(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)としては、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、アセナフチレニル基、アントリル基、ベンゾアントリル基、アセアントリル基、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、フルオレニル基、スピロフルオレニル基、トリフェニレニル基、ペンタセニル基、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、s−インダセニル基、as−インダセニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、及びペリレニル基等が挙げられ、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。
置換された環形成炭素数上記アリール基としては、9,9−ジメチルフルオレニル基及び9,9−ジフェニルフルオレニル基が好ましい。
置換された環形成炭素数上記アリール基としては、9,9−ジメチルフルオレニル基及び9,9−ジフェニルフルオレニル基が好ましい。
前記環形成原子数5〜30の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、例えば、窒素原子、硫黄原子及び酸素原子を含む。
環形成原子数5〜30の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、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、トリアゾリル基、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、キノリジニル基、キノリル基、イソキノリル基、シンノリル基、フタラジニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、インダゾリル基、ベンゾイソキサゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、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)、カルバゾリル基(N−カルバゾリル基及びC−カルバゾリル基)、ベンゾカルバゾリル基(ベンゾ−N−カルバゾリル基及びベンゾ−C−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、ベンズイミダゾロベンズイミダゾニル基、及びキサンテニル基が挙げられ、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、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。置換ヘテロアリール基としては、例えば、N−フェニルカルバゾリル基、N−ビフェニリルカルバゾリル基、N−フェニルフェニルカルバゾリル基、N−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(フェニルジベンゾチエニル基)が好ましい。
環形成原子数5〜30の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、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、ピラゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、トリアゾリル基、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、キノリジニル基、キノリル基、イソキノリル基、シンノリル基、フタラジニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、インダゾリル基、ベンゾイソキサゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、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)、カルバゾリル基(N−カルバゾリル基及びC−カルバゾリル基)、ベンゾカルバゾリル基(ベンゾ−N−カルバゾリル基及びベンゾ−C−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、ベンズイミダゾロベンズイミダゾニル基、及びキサンテニル基が挙げられ、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、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。置換ヘテロアリール基としては、例えば、N−フェニルカルバゾリル基、N−ビフェニリルカルバゾリル基、N−フェニルフェニルカルバゾリル基、N−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(フェニルジベンゾチエニル基)が好ましい。
前記環形成原子数3〜30の非芳香族複素環基としては、例えば、前記ヘテロアリール基の芳香族環を一部又は完全に水素化して脂肪族環に変換した基が挙げられる。
前記炭素数7〜31のアラルキル基が有する環形成炭素数6〜30のアリール基は、上記の環形成炭素数6〜30のアリール基と同様であり、該アラルキル基のアルキル部分は、炭素数7〜31を満たすように前記アルキル基から選択される。前記炭素数7〜31のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等が挙げられ、ベンジル基が好ましい。
前記モノ置換又はジ置換アミノ基が有する炭素数1〜25のアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)、及び環形成原子数5〜30のヘテロアリール基(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)は、上記炭素数1〜25のアルキル基、上記環形成炭素数6〜30のアリール基、及び上記環形成原子数5〜30のヘテロアリール基と同様である。前記モノ置換又はジ置換アミノ基としては、例えば、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ジヘテロアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アルキルヘテロアリールアミノ基、アリールヘテロアリールアミノ基が挙げられる。
前記アルコキシ基が有する炭素数1〜25のアルキル基は、上記炭素数1〜25アルキル基と同様である。前記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。
前記アリールオキシ基が有する環形成炭素数6〜30のアリール基(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)は、上記環形成炭素数6〜30のアリール基と同様である。前記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。
前記ヘテロアリールオキシ基が有する環形成原子数5〜30のヘテロアリール基(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)は、上記環形成原子数5〜30のヘテロアリール基と同様である。
前記アルキルチオ基が有する炭素数1〜25のアルキル基は、上記炭素数1〜25アルキル基と同様である。前記アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基が挙げられる。
前記アリールチオ基が有する環形成炭素数6〜30のアリール基(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)は、上記環形成炭素数6〜30のアリール基と同様である。前記アリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ基が挙げられる。
前記ヘテロアリールチオ基が有する環形成原子数5〜30のヘテロアリール基(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)は、上記環形成原子数5〜30のヘテロアリール基と同様である。
前記アルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ペンタジエニル基、ヘキセニル基、ヘキサジエニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、オクタジエニル基、2−エチルヘキセニル基、デセニル基等が挙げられる。
前記アルキニル基としては、例えばエチニル基、メチルエチニル基等が挙げられる。
前記カルボニル基が有する炭素数1〜25のアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)、及び環形成原子数5〜30のヘテロアリール基(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)は、上記炭素数1〜25アルキル基、上記環形成炭素数6〜30のアリール基、及び上記環形成原子数5〜30のヘテロアリール基と同様である。カルボニル基としては、例えば、メチルカルボニル基、フェニルカルボニル基が挙げられる。
前記モノ置換、ジ置換又はトリ置換シリル基が有する炭素数1〜25のアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)、及び環形成原子数5〜30のヘテロアリール基(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)は、上記炭素数1〜25のアルキル基、上記環形成炭素数6〜30のアリール基、及び上記環形成原子数5〜30のヘテロアリール基と同様である。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。
前記炭素数1〜25のハロアルキル基は、上記の炭素数1〜25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、炭素数1〜25、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。
前記ハロアルコキシ基が有する炭素数1〜25のハロアルキル基は、上記の炭素数1〜25のハロアルキル基と同様であり、炭素数1〜25、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。
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。
前記モノ置換又はジ置換ホスホリル基が有する炭素数1〜25のアルキル基、環形成炭素数6〜30のアリール基(非縮合アリール基、縮合アリール基、及び芳香族環集合を含む)、及び環形成原子数5〜30のヘテロアリール基(非縮合複素環基、縮合複素環基、及び複素環集合を含む)は、上記炭素数1〜25のアルキル基、上記環形成炭素数6〜30のアリール基、及び上記環形成原子数5〜30のヘテロアリール基と同様である。ジ置換ホスホリル基が好ましく、例えば、ジアリールホスホリル基、ジヘテロアリールホスホリル基、アリールヘテロアリールホスホリル基が挙げられる。
前記化合物1及び化合物2の製造方法は特に制限されず、当業者であれば以下に記載する実施例を参照しながら、公知の合成反応を利用及び変更して容易に製造することができる。
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。この有機層は陽極側から発光層、第1電子輸送層、及び第2電子輸送層をこの順に含み、第1電子輸送層が前記化合物1を含み、前記第2電子輸送層が前記化合物2を含む。
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。この有機層は陽極側から発光層、第1電子輸送層、及び第2電子輸送層をこの順に含み、第1電子輸送層が前記化合物1を含み、前記第2電子輸送層が前記化合物2を含む。
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/第1電子輸送層/第2電子輸送層
(b)(正孔注入層/)正孔輸送層/燐光発光層/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2電子輸送層
(o)(正孔注入層/)正孔輸送層/蛍光発光層/第1電子輸送層/第2電子輸送層
(p)(正孔注入層/)正孔輸送層/燐光発光層/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2電子輸送層
(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/第1電子輸送層/第2電子輸送層
(b)(正孔注入層/)正孔輸送層/燐光発光層/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2電子輸送層
(o)(正孔注入層/)正孔輸送層/蛍光発光層/第1電子輸送層/第2電子輸送層
(p)(正孔注入層/)正孔輸送層/燐光発光層/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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/第1電子輸送層/第2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)/第1電子輸送層/第2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。電子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。
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。電子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。
(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との間に正孔注入層/正孔輸送層6(陽極側有機層)等を形成してもよい。発光層5と陰極4との間に第1電子輸送層7及び第2電子輸送層8(陰極側有機層)が形成されている。電子輸送層8と陰極4との間に電子注入層を形成してもよい。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確率をさらに高めることができる。
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。
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。
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1〜10wt%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0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%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。
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、陽極から有機層に効率よく正孔を注入するために設けられる層である。正孔注入層に使用される化合物としては、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、アクセプター性の化合物、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化合物としては、芳香族アミン誘導体又はアクセプター性の化合物が好ましく、アクセプター性の化合物がより好ましい。アクセプター性(電子吸引性)の化合物としては、電子吸引基を有する複素環誘導体、電子吸引基を有するキノン誘導体、アリールボラン誘導体、ヘテロアリールボラン誘導体等が好適であり、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン、F4TCNQ(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]シクロプロパンが好ましい。
アクセプター性の化合物を含む層は、更にマトリクス材料を含有することが好ましい。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より好ましい。
正孔注入層は、陽極から有機層に効率よく正孔を注入するために設けられる層である。正孔注入層に使用される化合物としては、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、アクセプター性の化合物、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化合物としては、芳香族アミン誘導体又はアクセプター性の化合物が好ましく、アクセプター性の化合物がより好ましい。アクセプター性(電子吸引性)の化合物としては、電子吸引基を有する複素環誘導体、電子吸引基を有するキノン誘導体、アリールボラン誘導体、ヘテロアリールボラン誘導体等が好適であり、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン、F4TCNQ(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]シクロプロパンが好ましい。
アクセプター性の化合物を含む層は、更にマトリクス材料を含有することが好ましい。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より好ましい。
正孔輸送層
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い化合物を含む層である。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、電子輸送性よりも正孔輸送性が高い化合物であれば、これら以外のものを用いてもよい。尚、正孔輸送層は、単層のものだけでなく、上記化合物を含む層が二層以上積層したものとしてもよい。正孔輸送層の材料は、好ましくは、下記式(H)で表される化合物である。
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い化合物を含む層である。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、電子輸送性よりも正孔輸送性が高い化合物であれば、これら以外のものを用いてもよい。尚、正孔輸送層は、単層のものだけでなく、上記化合物を含む層が二層以上積層したものとしてもよい。正孔輸送層の材料は、好ましくは、下記式(H)で表される化合物である。
式(H)中、Q1〜Q3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環形成炭素数6〜50のアリール基及び置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50の複素環基から選ばれる2以上の基が単結合を介して結合した基を示す。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。アリール基及び複素環基から選ばれる基が結合した基としては、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。
本発明の一つの態様において、式(H)のQ1〜Q3の少なくとも1つが、アリールアミノ基によって置換されていることが好ましく、式(H)の化合物はジアミン誘導体、トリアミン誘導体、又はテトラアミン誘導体であることが好ましい。ジアミン誘導体としては、テトラアリール置換ベンジジン誘導体、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。
本発明の一つの態様において、式(H)のQ1〜Q3の少なくとも1つが、アリールアミノ基によって置換されていることが好ましく、式(H)の化合物はジアミン誘導体、トリアミン誘導体、又はテトラアミン誘導体であることが好ましい。ジアミン誘導体としては、テトラアリール置換ベンジジン誘導体、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
発光層は、発光性の高い化合物(ドーパント材料)を含む層であり、種々の化合物を用いることができる。発光層は通常、ドーパント材料とそれを効率よく発光させるためのホスト材料を含有する。例えば、ドーパント材料としては、蛍光性化合物や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。蛍光性化合物を含む発光層は蛍光発光層と呼ばれ、燐光性化合物を含む発光層は燐光発光層と呼ばれている。なお、一つの発光層に複数のドーパント材料及び複数のホスト材料を含んでもよい。
発光層は、発光性の高い化合物(ドーパント材料)を含む層であり、種々の化合物を用いることができる。発光層は通常、ドーパント材料とそれを効率よく発光させるためのホスト材料を含有する。例えば、ドーパント材料としては、蛍光性化合物や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。蛍光性化合物を含む発光層は蛍光発光層と呼ばれ、燐光性化合物を含む発光層は燐光発光層と呼ばれている。なお、一つの発光層に複数のドーパント材料及び複数のホスト材料を含んでもよい。
発光層のドーパント材料
蛍光発光層のドーパント材料として、蛍光発光性の化合物を幅広く用いることができる。蛍光発光層のドーパント材料としては、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、カルバゾール誘導体等が好ましい。蛍光発光層のドーパント材料としては、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、好ましくは下記式(J)で表される化合物である。
蛍光発光層のドーパント材料として、蛍光発光性の化合物を幅広く用いることができる。蛍光発光層のドーパント材料としては、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、カルバゾール誘導体等が好ましい。蛍光発光層のドーパント材料としては、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、好ましくは下記式(J)で表される化合物である。
式(J)中、Q4〜Q7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などが挙げられ、ジベンゾフラニル基が好ましい。Q8は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリーレン基又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50のヘテロアリーレン基を表す。上記環形成炭素数6〜50のアリーレン基としては、ピレニレン基、クリセニレン基、アントラセニレン基、フルオレニレン基などが挙げられ、ピレニレン基が好ましい。上記環形成炭素数6〜50のアリーレン基としては、ベンゾフロ縮合骨格を1つ以上有するフルオレニレン基も好ましい。
ホウ素含有化合物としては、例えば、ピロメテン誘導体、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、当該骨格を主骨格として含む化合物を示し、該主骨格に環が縮合した化合物及び該主骨格上の置換基同士が環を形成した化合物も含有する。例えば、縮合多環芳香族誘導体は、縮合多環芳香族骨格を主骨格として含む化合物であり、当該縮合多環芳香族骨格に環が縮合した化合物及び当該縮合多環芳香族骨格上の置換基同士が環を形成した化合物も含有する。
燐光発光層に用いることができる燐光発光材料(ドーパント材料)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。
金属錯体としては、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のオルトメタル化錯体が好ましく、下記式(K)で表される錯体であることがより好ましい。
金属錯体としては、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のオルトメタル化錯体が好ましく、下記式(K)で表される錯体であることがより好ましい。
式(K)中、Q9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以上の整数である。
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、窒素を環形成ヘテロ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は水素原子又は置換基である。
uが2以上のとき、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以上のとき、Q12〜Q14はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
t−uがゼロのとき、式(K)は下記式(G)で表される。
式(G)中、Q9、環Q10、環Q11、tは、式(K)で定義した通りである。
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、窒素を環形成ヘテロ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は水素原子又は置換基である。
uが2以上のとき、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以上のとき、Q12〜Q14はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
t−uがゼロのとき、式(K)は下記式(G)で表される。
式(G)中、Q9、環Q10、環Q11、tは、式(K)で定義した通りである。
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
蛍光発光層に用いるホスト材料としては、縮合多環芳香族誘導体を主骨格として有する化合物であることが好ましく、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ナフタセン誘導体等がより好ましい。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、下記式(E)で表されるアントラセン誘導体である。
蛍光発光層に用いるホスト材料としては、縮合多環芳香族誘導体を主骨格として有する化合物であることが好ましく、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ナフタセン誘導体等がより好ましい。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、下記式(E)で表されるアントラセン誘導体である。
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3〜50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、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、又はカルバゾリル基(前記各基は置換基を有していてもよい)であることがより好ましい。RX1〜RX8は水素原子又は置換基である。
燐光発光層に用いるホスト材料としては、燐光ドーパントよりも高い三重項準位を持つ化合物であることが好ましく、公知の芳香族誘導体、複素環誘導体、金属錯体等の燐光ホスト材料を使用することができる。燐光発光層に用いるホスト材料としては、芳香族誘導体及び複素環誘導体が好ましい。該芳香族誘導体としては、例えば、ナフタレン誘導体、トリフェニレン誘導体、フェナントレン誘導体、フルオランテン誘導体等が挙げられる。該複素環誘導体としては、例えば、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、ピリジン誘導体、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、キナゾリン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体等が挙げられる。
また、燐光発光材料と共に用いるホスト材料としては、カルバゾール置換基を有するカルバゾール誘導体、ベンゾ縮合骨格を有するカルバゾール誘導体、インデノ縮合骨格を有するカルバゾール誘導体、インドロ縮合骨格を有するカルバゾール誘導体、及びベンゾフロ縮合骨格を有するカルバゾール誘導体が好ましい。
また、燐光発光材料と共に用いるホスト材料としては、カルバゾール置換基を有するカルバゾール誘導体、ベンゾ縮合骨格を有するカルバゾール誘導体、インデノ縮合骨格を有するカルバゾール誘導体、インドロ縮合骨格を有するカルバゾール誘導体、及びベンゾフロ縮合骨格を有するカルバゾール誘導体が好ましい。
電子輸送層
電子輸送層は電子輸送性の高い材料(電子輸送性材料)を含む層である。
本発明の有機EL素子において、電子輸送層は発光層側の第1電子輸送層及び陰極側の第2電子輸送層を含む。上記したように、第1電子輸送層は化合物1を含み、その結果、第1電子輸送層は正孔阻止層として機能する。第2電子輸送層は化合物2を含み、その結果、EL素子性能、例えば、発光効率が向上する。
発光層と第1電子輸送層、及び、第1電子輸送層と第2電子輸送層の間には他の有機層が介在してもよいが、発光層と第1電子輸送層は直接接していることが好ましい。電子輸送層を形成する各層は複数の化合物を含んでもよいが、第1電子輸送層は、前記化合物1のみを含むことが好ましい。また、第1電子輸送層及び第2電子輸送層は発光材料を含まないことが好ましい。
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。
本発明の有機EL素子において、電子輸送層は発光層側の第1電子輸送層及び陰極側の第2電子輸送層を含む。上記したように、第1電子輸送層は化合物1を含み、その結果、第1電子輸送層は正孔阻止層として機能する。第2電子輸送層は化合物2を含み、その結果、EL素子性能、例えば、発光効率が向上する。
発光層と第1電子輸送層、及び、第1電子輸送層と第2電子輸送層の間には他の有機層が介在してもよいが、発光層と第1電子輸送層は直接接していることが好ましい。電子輸送層を形成する各層は複数の化合物を含んでもよいが、第1電子輸送層は、前記化合物1のみを含むことが好ましい。また、第1電子輸送層及び第2電子輸送層は発光材料を含まないことが好ましい。
電子輸送層には、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;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環化合物;縮合芳香族炭化水素誘導体;及び高分子化合物を使用することができる。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、及び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、及びフェナントロリン誘導体が挙げられ、これら複素環はホスフィンオキサイド系の置換基を有していてもよい)、及び芳香族炭化水素誘導体(例えば、アントラセン誘導体及びフルオランテン誘導体)である。
本発明の好ましい一つの態様において、電子輸送層は、アルカリ金属(Li、Cs等)、アルカリ土類金属(Mg等)、これらの金属を含む合金、アルカリ金属の化合物(例えば、8−キノリノラトリチウム(Liq))、及びアルカリ土類金属の化合物からなる群から選択される少なくとも一種を含有していてもよい。電子輸送層がアルカリ金属、アルカリ土類金属、及びこれらの金属の合金から選択される少なくとも一種を含有する場合、電子輸送層中の含有比率は、特に制限されないが、好ましくは0.1〜50質量%、より好ましくは0.1〜20質量%、更に好ましくは1〜10質量%である。電子輸送層がアルカリ金属の化合物及びアルカリ土類金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有する場合、電子輸送層中の含有比率は、特に制限されないが、好ましくは1〜99質量%、より好ましくは10〜90質量%である。
本発明の一つの態様において、第2電子輸送層が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらの金属を含む合金、アルカリ金属の化合物、及びアルカリ土類金属の化合物からなる群から選択される少なくとも一種を含むことが好ましく、8−キノリノラトリチウム(Liq)を含むことがより好ましい。第2電子輸送層がアルカリ金属、アルカリ土類金属、及びこれらの金属の合金から選択される少なくとも一種を含有する場合、第2電子輸送層中の含有比率は、特に制限されないが、好ましくは0.1〜50質量%、より好ましくは0.1〜20質量%、更に好ましくは1〜10質量%である。第2電子輸送層がアルカリ金属の化合物及びアルカリ土類金属の化合物から選択される少なくとも一種を含有する場合、第2電子輸送層中の含有比率は、特に制限されないが、好ましくは、1〜99質量%、より好ましくは10〜90質量%である。また、第2電子輸送層は、8−キノリノラトリチウム(Liq)のみを含む層であってもよい。
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(8−キノリノラトリチウム(Liq)等)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。
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(8−キノリノラトリチウム(Liq)等)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、珪素若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。
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、珪素若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。
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。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。
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。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り、本発明の有機EL素子では第1電子輸送層が正孔阻止層として機能する。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。
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り、本発明の有機EL素子では第1電子輸送層が正孔阻止層として機能する。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。
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の膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極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化合物HI−1を蒸着して膜厚5nmの正孔注入層を形成した。
次に、この正孔注入層の上に、化合物HT−1を蒸着して膜厚95nmの第1正孔輸送層を形成した。
次に、この第1正孔輸送層の上に、化合物HT−2を蒸着して膜厚5nmの第2正孔輸送層を形成した。
次に、この第2正孔輸送層の上に、化合物BH−1(ホスト材料)及び化合物BD−1(ドーパント材料)を共蒸着により成膜し、膜厚20nmの発光層を形成した。発光層に含まれる化合物BH−1の濃度は、97質量%、化合物BD−1の濃度は、3質量%とした。
この発光層の成膜に続けて、化合物HB−1を蒸着して膜厚5nmの第1電子輸送層を形成した後、化合物ET−1と8−キノリノラトリチウム(Liq)とを50:50の質量比で共蒸着して膜厚20nmの第2電子輸送層を形成した。
この第2電子輸送層上にLiqを蒸着して膜厚1nmの電子注入層を形成した。
この電子注入層上に金属Alを蒸着して膜厚80nmの金属陰極を形成し、有機EL素子を作製した。
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の膜厚は、130nmとした。
洗浄後の透明電極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化合物HI−1を蒸着して膜厚5nmの正孔注入層を形成した。
次に、この正孔注入層の上に、化合物HT−1を蒸着して膜厚95nmの第1正孔輸送層を形成した。
次に、この第1正孔輸送層の上に、化合物HT−2を蒸着して膜厚5nmの第2正孔輸送層を形成した。
次に、この第2正孔輸送層の上に、化合物BH−1(ホスト材料)及び化合物BD−1(ドーパント材料)を共蒸着により成膜し、膜厚20nmの発光層を形成した。発光層に含まれる化合物BH−1の濃度は、97質量%、化合物BD−1の濃度は、3質量%とした。
この発光層の成膜に続けて、化合物HB−1を蒸着して膜厚5nmの第1電子輸送層を形成した後、化合物ET−1と8−キノリノラトリチウム(Liq)とを50:50の質量比で共蒸着して膜厚20nmの第2電子輸送層を形成した。
この第2電子輸送層上にLiqを蒸着して膜厚1nmの電子注入層を形成した。
この電子注入層上に金属Alを蒸着して膜厚80nmの金属陰極を形成し、有機EL素子を作製した。
実施例2〜11及び比較例1〜3
表1に記載したホスト材料、第1電子輸送層材料、及び第2電子輸送層材料を使用した以外は実施例1と同様にして各有機EL素子を作製した。
表1に記載したホスト材料、第1電子輸送層材料、及び第2電子輸送層材料を使用した以外は実施例1と同様にして各有機EL素子を作製した。
実施例1〜11の有機EL素子では、第1電子輸送層を式(1)の化合物で形成し、第2電子輸送層を式(2)の化合物で形成している。比較例1及び2の有機EL素子では、式(1)の化合物を用いて第1電子輸送層を形成しているが、含窒素6員環を含まない化合物ET−4を用いて第2電子輸送層を形成している。比較例3の有機EL素子では、式(2)の化合物を用いて第2電子輸送層を形成しているが、シアノ基を含まない化合物HB−3を用いて第1電子輸送層を形成している。
表1の結果から、第1電子輸送層を式(1)の化合物で形成し、かつ、第2電子輸送層を式(2)の化合物で形成した場合にのみ、優れた発光効率(外部量子効率:EQE)が得られることが分かる。
表1の結果から、第1電子輸送層を式(1)の化合物で形成し、かつ、第2電子輸送層を式(2)の化合物で形成した場合にのみ、優れた発光効率(外部量子効率:EQE)が得られることが分かる。
実施例12〜23
表2に記載したホスト材料、第1電子輸送層材料、及び第2電子輸送層材料を使用した以外は実施例1と同様にして各有機EL素子を作製した。得られた各素子の外部量子効率(EQE)を上記と同様の方法により測定した。測定結果を表2に示す。
表2に記載したホスト材料、第1電子輸送層材料、及び第2電子輸送層材料を使用した以外は実施例1と同様にして各有機EL素子を作製した。得られた各素子の外部量子効率(EQE)を上記と同様の方法により測定した。測定結果を表2に示す。
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(第1電子輸送層)
8 陰極側有機層(第2電子輸送層)
10 発光ユニット
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(第1電子輸送層)
8 陰極側有機層(第2電子輸送層)
10 発光ユニット
Claims (29)
- 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、該有機層が陽極から陰極に向かって、発光層、第1電子輸送層、及び第2電子輸送層を含み、該第1電子輸送層が下記式(1)で表される化合物を含み、該第2電子輸送層が下記式(2)で表される化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子。
(式中、
Aは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリール基を表し、
Lは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリーレン基を表し、
nは0〜2の整数を表し、
nが0のときLは単結合を表し、
nが2のとき、2つのLは同一でも異なっていてもよく、
Arは置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリーレン基を表す。
ただし、A及びArの少なくとも一方は縮合環を有する基である。)
(式中、
X1は窒素原子又はCR1を表し、
X2は窒素原子又はCR2を表し、
X3は窒素原子又はCR3を表し、
X4は窒素原子又はCR4を表し、
X5は窒素原子又はCR5を表し、
X6は窒素原子又はCR6を表し、
X1〜X6の少なくとも1つは窒素原子を表し、
R1〜R6の1〜5個はそれぞれ独立して下記式(3)〜(6)のいずれかで表される基を表し、他のR1〜R6はそれぞれ独立して水素原子又は置換基を表し、
R1〜R6から選ばれる隣接する2つの基は結合して、それらが結合している2つの環形成炭素原子と共に、置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合芳香族炭化水素環、置換もしくは無置換の非縮合芳香族炭化水素環、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合芳香族複素環、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5又は6の非縮合芳香族複素環を形成してもよい。)
(式中、
L1、L3、L6、L8及びL9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10〜30の縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜32の縮合ヘテロアリール基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリール基を表し、
L2、L4、及びL5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10〜30の縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリーレン基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基、又は、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリーレン基を表し、
L7は環形成炭素数10〜30の縮合芳香族炭化水素環、非縮合芳香族炭化水素環、環形成原子数9〜30の縮合芳香族複素環、又は、環形成原子数5又は6の非縮合芳香族複素環の3価の残基を表し、該3価の残基は無置換であってもよいし、置換基を有していてもよい。) - Aが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基において、該縮合アリール基は、ナフタレン、アセナフチレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、アセアントリレン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、ペンタセン、ピセン、ペンタフェニレン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、s−インダセン、as−インダセン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ペリレン、及びトリフェニレンから選ばれる縮合芳香族炭化水素環の1価の残基であり;
Aが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリール基において、該非縮合アリール基は、ベンゼン、ビフェニル、テルフェニル(異性体を含む)、又はクアテルフェニル(異性体を含む)の1価の残基であり;
Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基において、該縮合ヘテロアリール基がインドール、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、キサンテン、ジ(ベンゾイミダゾ)ベンゾ[1,3,5]トリアゼピン、(ベンゾイミダゾ)ベンゾイミダゾール、(ベンゾイミダゾ)フェナントリジン、及び(ベンゾインドロ)ベンゾアゼピンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子又は環形成窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基であり;
Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリール基において、該非縮合ヘテロアリール基がピロ−ル、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、オキサゾリン、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジから選ばれる単環又は環集合の炭素原子及び/又は窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリール基及びAが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基の環形成ヘテロ原子が窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子から選ばれる請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリール基及びAが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基の環形成ヘテロ原子が窒素原子である請求項1〜3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。
- Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基がインドール構造、ベンゾイミダゾール構造、カルバゾール構造、(ベンゾイミダゾ)ベンゾイミダゾール構造、又はジ(ベンゾイミダゾ)ベンゾ[1,3,5]トリアゼピン構造を含む請求項1〜4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。
- Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基がインドール構造又はカルバゾール構造を含む請求項1〜5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。
- Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基が含むカルバゾール構造がビスカルバゾール構造又は縮合カルバゾール構造である請求項1〜6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。
- Aが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基が含むカルバゾール構造がビスカルバゾール構造である請求項1〜7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。
- 前記ビスカルバゾール構造が下記式(7)で表される請求項7又は8に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(式中、
*aは式(1)のLに結合し、
R7及びR11〜R14から選ばれる1つは*bに結合する単結合を表し、
R11〜R18から選ばれる1つは*cに結合する単結合を表し、
*bに結合する単結合ではないR7は置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリール基を表し、
*bに結合する単結合ではなく、かつ、*cに結合する単結合ではないR11〜R14、及び、*cに結合する単結合ではないR15〜R18は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を表し、
R8及びR19〜R26から選ばれる1つは*dに結合する単結合を表し、
*dに結合する単結合ではないR8は置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリール基を表し、
*dに結合する単結合ではないR19〜R22は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を表す。
ただし、R16が*cに結合し、かつ、R21が*dに結合する場合、R15とR22が一緒になって2つのカルバゾール構造を架橋する酸素原子又は硫黄原子を表してもよい。) - 前記縮合カルバゾール構造が下記式(8)で表される請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(式(8)において、
R39、R31〜R38、及びR44〜R47から選ばれる1つは式(1)のLに結合する単結合を表し、
R31及びR32、R32及びR33、R33及びR34、R35及びR36、R36及びR37、及び、R37及びR38から選ばれる少なくとも1つにおいて、一方は*eに結合する単結合を表し、他方は*fに結合する単結合を表し、
式(1)のLに結合する単結合を表さないR39は置換基を表し、
式(1)のL、*e又は*fに結合する単結合を表さないR31〜R38は水素原子又は置換基を表し、
Xは酸素原子、硫黄原子、NR41、又はCR42R43を表し、
R41は置換基を表し、
R42及びR43は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を表し、
式(1)のLに結合する単結合を表さないR44〜R47は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を表す、
又は、
式(8)において、
R31及びR32、R32及びR33、R33及びR34、R35及びR36、R36及びR37、及び、R37及びR38から選ばれる少なくとも1つは、それらが結合している2個の環形成炭素原子と共に置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の縮合もしくは非縮合芳香族炭化水素環を形成し、
R39及び前記縮合もしくは非縮合芳香族炭化水素環を形成しないR31〜R38から選ばれる1つが式(1)のLに結合する単結合を表すか、又は、前記縮合もしくは非縮合芳香族炭化水素環の1つの環形成炭素原子が式(1)のLに結合し、
式(1)のLに結合する単結合を表さないR39は置換基を表し、
式(1)のLに結合する単結合を表さず、かつ、環を形成しないR31〜R38は水素原子又は置換基を表す。 - Aが置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリール基である請求項1〜10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。
- Aが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基において、該縮合アリール基は、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、ベンゾクリセン、フルオランテン、及びトリフェニレンから選ばれる縮合芳香族炭化水素環の1価の残基である請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- Aが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基において、該縮合アリール基は、ピレン、ベンゾクリセン、フルオランテン、及びトリフェニレンから選ばれる縮合芳香族炭化水素環の1価の残基である請求項1、2又は12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。
- LとArが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基において、該縮合アリーレン基がナフタレン、アセナフチレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、アセアントリレン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、フルオレン、ペンタセン、ピセン、ペンタフェニレン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、s−インダセン、as−インダセン、フルオランテン、ペリレン、トリフェニレン、及びスピロフルオレンから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基であり;
LとArが表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリーレン基において、該非縮合アリーレン基がベンゼン、ビフェニル、テルフェニル(異性体を含む)、又はクアテルフェニルの2価の残基であり:
LとArが表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基において、該縮合ヘテロアリーレン基がインドール、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、及びキサンテンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子及び/又は環形成窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基であり;
LとArが表す置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリーレン基において、該非縮合ヘテロアリーレン基がピロ−ル、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、オキサゾリン、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジから選ばれる複素環の炭素原子及び/又は窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基である請求項1〜10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。 - 式(1)の−Ar−CN又は−L−Ar−CNにおいて、Arが単環のベンゼン環、環集合に含まれるベンゼン環、芳香族炭化水素環に含まれるベンゼン環、又は、縮合芳香族複素環に含まれるベンゼン環を含み、該ベンゼン環は任意に置換基を有していてもよく、有していなくてもよく、該ベンゼン環を形成する炭素原子がCNに結合する請求項1〜14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。
- 前記−Ar−CN又は−L−Ar−CNがp−ビフェニリルシアノ構造を含む請求項15又は16に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記p−ビフェニリルシアノ構造がヘテロ原子を含まない請求項17に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- L1、L3、L6、L8及びL9が表す置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリール基において、該縮合アリール基がナフタレン、アセナフチレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、アセアントリレン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、フルオレン、ペンタセン、ピセン、ペンタフェニレン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、s−インダセン、as−インダセン、フルオランテン、ペリレン、トリフェニレン、及びスピロフルオレンから選ばれる縮合芳香族環の1価の残基であり;
L1、L3、L6、L8及びL9が表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリール基において、該非縮合アリール基がベンゼン、ビフェニル、テルフェニル(異性体を含む)、又はクアテルフェニル(異性体を含む)の1価の残基であり;
L1、L3、L6、L8及びL9が表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜32の縮合ヘテロアリール基において、該縮合ヘテロアリール基がインドール、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、及びキサンテンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子又は環形成窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基であり;
L1、L3、L6、L8及びL9が表す置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30、好ましくは5〜18の非縮合ヘテロアリール基において、該非縮合ヘテロアリール基がピロ−ル、イミダゾール、イミダゾリン、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジンから選ばれる複素環の炭素原子又は窒素原子上の1個の水素原子を除くことにより得られる1価の残基である請求項1〜18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。 - L2、L4、及びL5が表す置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜30の縮合アリーレン基において、該縮合アリーレン基はナフタレン、アセナフチレン、アントラセン、ベンゾアントラセン、アセアントリレン、フェナントレン、ベンゾフェナントレン、フェナレン、フルオレン、ペンタセン、ピセン、ペンタフェニレン、ピレン、クリセン、ベンゾクリセン、s−インダセン、as−インダセン、フルオランテン、ペリレン、トリフェニレン、9,9−ジメチルフルオレン、9,9−ジフェニルフルオレン、及びスピロフルオレンから選ばれる縮合芳香族環の2価の残基であり;
L2、L4、及びL5が表す置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜30の非縮合アリーレン基において、該非縮合アリーレン基がベンゼン、ビフェニル、テルフェニル(異性体を含む)、又はクアテルフェニル(異性体を含む)の2価の残基であり;
L2、L4、及びL5が表す置換もしくは無置換の環形成原子数9〜30の縮合ヘテロアリーレン基において、該縮合ヘテロアリーレン基がインドール、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、インドリジン、キノリジン、キノリン、イソキノリン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、インダゾール、ベンゾイソキサゾール、ベンゾイソチアゾール、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ナフトベンゾフラン、ベンゾチオフェン、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、ベンゾカルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、及びキサンテンから選ばれる縮合複素環の環形成炭素原子及び/又は環形成窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基であり;
L2、L4、及びL5が表す置換もしくは無置換の環形成原子数5〜30の非縮合ヘテロアリーレン基において、該非縮合ヘテロアリーレン基がピロ−ル、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、フラン、チオフェン、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、オキサゾリン、イソオキザゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、ビピロール、テルピロール、ビチオフェン、テルチオフェン、ビピリジン、及びテルピリジから選ばれる単環又は環集合の炭素原子及び/又は窒素原子上の2個の水素原子を除くことにより得られる2価の残基である請求項1〜22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。 - L7が表す縮合芳香族炭化水素環はインデン環、ナフタレン環、及びアントラセン環から選択され;
縮合芳香族炭化水素環はベンゼン環;
縮合芳香族複素環はキノリン環、ベンゾフラン環、及びベンゾチオフェン環から選択され;
非縮合芳香族複素環はピロ−ル環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、フラン環、チオフェン環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサゾール環、イソオキザゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、及びトリアジン環から選択される請求項1〜23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。 - 前記発光層と前記第1電子輸送層が直接接触する請求項1〜24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。
- 前記発光層がホスト化合物とドーパント化合物を含む請求項1〜25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。
- 前記ドーパント化合物が燐光発光ドーパント化合物又は蛍光発光ドーパント化合物である請求項1〜26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。
- 前記第2電子輸送層がアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属を含有する有機錯体、アルカリ土類金属を含有する有機錯体、及び、希土類金属を含有する有機錯体からなる群から選択される1種又は2種以上を含有する請求項1〜27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。
- 請求項1〜28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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