JP2018131434A - 新規な化合物、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
【解決手段】下記式(1)で表される化合物、化合物を含有する有機EL素子用材料、陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている有機EL素子において、該有機薄膜層の少なくとも1層が、前記化合物を含有する有機EL素子、該有機EL素子を備えた電子機器。
(上記式中、A、B、C、R1〜R11は、明細書中で定義したとおりである。)
【選択図】なし
Description
また、有機EL素子は、発光層に種々の発光材料を用いることにより、多様な発光色を得ることが可能であることから、ディスプレイなどへの実用化研究が盛んである。例えば赤色、緑色、青色の三原色の発光材料の研究が活発であり、特性向上を目指して鋭意研究がなされている。
有機EL素子用の材料として、例えば特許文献1〜6に記載の化合物などが知られている。
本発明の目的は、優れた性能を示す有機EL素子を製造することができる新規な化合物、並びに該新規な化合物を含有する有機EL素子用材料を提供することである。また、本発明の別の目的は、当該化合物を有する有機EL素子、並びに当該有機EL素子を備える電子機器を提供することである。
[1]本発明の一態様によれば、下記式(1)で表される化合物が提供される。
R1とR2、R2とR3、R4とR5、R5とR6、R6とR7、R8とR9、R9とR10、及び、R10とR11から選ばれる2つ以上の対のそれぞれにおいて、RnとRn+1(nは1、2、4〜6、及び8〜10から選ばれる整数を表す)は互いに結合して、RnとRn+1が結合する2つの環形成炭素原子と共に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造を形成する。この環構造を構成する原子のうち、置換基を有しうる原子は水素原子または置換基を有し、該置換基は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキニル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基、アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールチオ基、−Si(R101)(R102)(R103)で表される基、−N(R104)(R105)で表される基、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から選ばれる。それら置換基同士が結合してさらなる環構造を形成してもよい。なお、前記原子数3以上の環の原子数には、前記置換基の原子数は含まない。
ただし、R1とR2からなる対とR2とR3からなる対;R4とR5からなる対とR5とR6からなる対;R5とR6からなる対とR6とR7からなる対;R8とR9からなる対とR9とR10からなる対;及びR9とR10からなる対とR10とR11からなる対が、環構造を同時に形成することはない。
前記2つ以上の対は、環A、環B及び環Cから選ばれる2又は3つの環が、前記炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造を有するように選ばれ、前記2又は3つの環が有する2つ以上の環構造は同一でも異なっていてもよい。
前記原子数3以上の環構造を形成しないR1〜R11は、水素原子または置換基を表し、R1〜R11が置換基を表す場合、R1〜R11はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキニル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基、アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールチオ基、−Si(R101)(R102)(R103)で表される基、−N(R104)(R105)で表される基、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である。
R101〜R105は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50のヘテロアリール基を示す。]
[2]本発明の一態様によれば、上記[1]に記載の化合物を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子用材料が提供される。
[3]本発明の一態様によれば、陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機薄膜層の少なくとも1層が、上記[1]に記載の化合物を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
[4]本発明の一態様によれば、上記[3]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた電子機器が提供される。
また、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。
本明細書中において、「ヘテロアリール基」、「ヘテロアリーレン基」及び「複素環基」は、環形成原子として、少なくとも1つのヘテロ原子を含む基であり、該へテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子及びセレン原子から選ばれる1種以上であることが好ましい。
及び上記の基に対して、さらに任意の置換基を有する置換カルバゾリル基を表す。
なお、当該置換カルバゾリル基は、任意の置換基同士が互いに結合して縮環してもよく、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子及びセレン原子等のヘテロ原子を含んでもよく、また、結合位置は1位〜9位のいずれであってもよい。このような置換カルバゾリル基の具体例として、例えば、下記に示す基が挙げられる。
及び上記の基に対して、さらに任意の置換基を有する置換ジベンゾフラニル基及び置換ジベンゾチオフェニル基を表す。
なお、当該置換ジベンゾフラニル基及び置換ジベンゾチオフェニル基は、任意の置換基同士が互いに結合して縮環してもよく、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子及びセレン原子等のヘテロ原子を含んでもよく、また、結合位置は1位〜8位のいずれであってもよい。
このような置換ジベンゾフラニル基及び置換ジベンゾチオフェニル基の具体例として、例えば、下記に示す基が挙げられる。
[上記式中、Xは酸素原子又は硫黄原子を表し、Yは酸素原子、硫黄原子、NH、NRa(Raはアルキル基又はアリール基である。)、CH2、又は、CRb 2(Rbはアルキル基又はアリール基である。)を表す。]
これらの置換基は、さらに上述の任意の置換基により置換されていてもよい。また、これらの置換基は、複数の置換基が互いに結合して環を形成していてもよい。
「置換もしくは無置換の」という場合における「無置換」とは前記置換基で置換されておらず、水素原子が結合していることを意味する。
前記環形成炭素数3〜50の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、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、アダマンチル基などが挙げられる。これらの中でも、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましい。
前記環形成炭素数6〜50のアリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、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[c]フェナントリル基、フェナレニル基、フルオレニル基、ピセニル基、ペンタフェニル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾ[g]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[k]フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ベンゾ[b]トリフェニレニル基及びペリレニル基などが挙げられる。これらの中でも、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、フルオランテニル基が好ましく、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基がより好ましく、フェニル基がさらに好ましい。
前記環形成炭素数6〜50のアリール基を有する炭素数7〜51のアラルキル基の具体例としては、アリール基部位が前記環形成炭素数6〜50のアリール基の具体例であるものが挙げられ、アルキル基部位が前記炭素数1〜50のアルキル基の具体例であるものが挙げられる。前記炭素数7〜51のアラルキル基の好ましい例としては、前記アリール基部位が前記環形成炭素数6〜50のアリール基の好ましい例であるものが挙げられ、前記アルキル基部位が前記炭素数1〜50のアルキル基の好ましい例であるものが挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例についても同様である。
前記炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基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の具体例としては、アリール基部位が前記環形成炭素数6〜50のアリール基の具体例であるものが挙げられ、アルキル基部位が前記炭素数1〜50のアルキル基の具体例であるものが挙げられる。前記炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基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の好ましい例としては、前記アリール基部位が前記環形成炭素数6〜50のアリール基の好ましい例であるものが挙げられ、前記アルキル基部位が前記炭素数1〜50のアルキル基の好ましい例であるものが挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例、特に好ましい具体例についても同様である。
前記炭素数1〜50のアルキル基を有するアルコキシ基の具体例としては、アルキル基部位が前記炭素数1〜50のアルキル基の具体例であるものが挙げられる。前記炭素数1〜50のアルキル基を有するアルコキシ基の好ましい例としては、前記アルキル基部位が前記炭素数1〜50のアルキル基の好ましい例であるものが挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例、特に好ましい具体例についても同様である。
前記環形成炭素数6〜50のアリール基を有するアリールオキシ基の具体例としては、アリール基部位が前記環形成炭素数6〜50のアリール基の具体例であるものが挙げられる。前記環形成炭素数6〜50のアリール基を有するアリールオキシ基の好ましい例としては、前記アリール基部位が前記環形成炭素数6〜50のアリール基の好ましい例であるものが挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例についても同様である。
前記炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基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としては、モノアルキルシリル基、ジアルキルシリル基、トリアルキルシリル基;モノアリールシリル基、ジアリールシリル基、トリアリールシリル基;モノアルキルジアリールシリル基、ジアルキルモノアリールシリル基が挙げられ、これらのアルキル基部位及びアリール部位を、それぞれ、前記環形成炭素数6〜50のアリール基、炭素数1〜50のアルキル基の具体例とした例が挙げられる。また、前記炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基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の好ましい例としては、モノアルキルシリル基、ジアルキルシリル基、トリアルキルシリル基;モノアリールシリル基、ジアリールシリル基、トリアリールシリル基;モノアルキルジアリールシリル基、ジアルキルモノアリールシリル基のアルキル基部位及びアリール部位が、それぞれ、前記環形成炭素数6〜50のアリール基、炭素数1〜50のアルキル基の好ましい例であるものが挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例、特に好ましい具体例についても同様である。
前記環形成原子数5〜50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、イミダゾピリジル基、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、テトラゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、イソベンゾチオフェニル基、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、ベンズイミダゾリル基、ベンズオキサゾリル基、ベンズチアゾリル基、インダゾリル基、ベンズイソキサゾリル基、ベンズイソチアゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、9−フェニルカルバゾリル基、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及びキサンテニル基などが挙げられる。これらの中でも、ピリジル基、イミダゾピリジル基、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、ベンズイミダゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、9−フェニルカルバゾリル基、フェナントロリニル基、キナゾリニル基が好ましい。
前記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
前記炭素数1〜50のハロアルキル基の具体例としては、前記炭素数1〜50のアルキル基の水素原子が前記ハロゲン原子で置換された例が挙げられ、その場合の好ましいアルキル基は、前記炭素数1〜50のアルキル基の好ましい例であるものが挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例、特に好ましい具体例についても同様である。
前記炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基から選ばれる置換基を有するスルホニル基、前記炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基から選ばれる置換基を有するジ置換ホスフォリル基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキル置換又はアリール置換カルボニル基の例としては、それぞれのアリール基部位とアルキル基部位を、それぞれ、前記環形成炭素数6〜50のアリール基、炭素数1〜50のアルキル基の具体例とした例が挙げられる。また、前記炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基から選ばれる置換基を有するスルホニル基、前記炭素数1〜50のアルキル基及び環形成炭素数6〜50のアリール基から選ばれる置換基を有するジ置換ホスフォリル基、アルキルスルホニルオキシ基、アリールスルホニルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルキル置換又はアリール置換カルボニル基の好ましい例としては、それぞれのアリール基部位とアルキル基部位が、それぞれ、前記環形成炭素数6〜50のアリール基、炭素数1〜50のアルキル基の好ましい例であるものが挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例、特に好ましい具体例についても同様である。
本発明の一様態に係る化合物は、下記式(1)で表される。
R1とR2、R2とR3、R4とR5、R5とR6、R6とR7、R8とR9、R9とR10、及び、R10とR11から選ばれる2つ以上の対のそれぞれにおいて、RnとRn+1(nは1、2、4〜6、及び8〜10から選ばれる整数を表す)は互いに結合して、RnとRn+1が結合する2つの環形成炭素原子と共に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造を形成する。この環構造を構成する原子のうち、置換基を有しうる原子は水素原子または置換基を有し、該置換基は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキニル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基、アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールチオ基、−Si(R101)(R102)(R103)で表される基、−N(R104)(R105)で表される基、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から選ばれる。それら置換基同士が結合してさらなる環構造を形成してもよい。なお、前記原子数3以上の環の原子数には、前記置換基の原子数は含まない。
ただし、R1とR2からなる対とR2とR3からなる対;R4とR5からなる対とR5とR6からなる対;R5とR6からなる対とR6とR7からなる対;R8とR9からなる対とR9とR10からなる対;及びR9とR10からなる対とR10とR11からなる対が、環構造を同時に形成することはない。
前記2つ以上の対は、環A、環B及び環Cから選ばれる2又は3つの環が、前記炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造を有するように選ばれ、前記2又は3つの環が有する2つ以上の環構造は同一でも異なっていてもよい。
前記原子数3以上の環構造を形成しないR1〜R11は、水素原子または置換基を表し、R1〜R11が置換基を表す場合、R1〜R11はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキニル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基、アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールチオ基、−Si(R101)(R102)(R103)で表される基、−N(R104)(R105)で表される基、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である。
R101〜R105は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50のヘテロアリール基を示す。]
R1〜R11は、水素原子または置換基を表すか、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれる1つの原子または複数個の互いに結合した原子を表す。
R1〜R11が、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から選ばれる1つの原子または複数個の互いに結合した原子を表す場合は、R1とR2、R2とR3、R4とR5、R5とR6、R6とR7、R8とR9、R9とR10、及び、R10とR11から選ばれる2つ以上の対のそれぞれにおいて、RnとRn+1(nは1、2、4〜6、及び8〜10から選ばれる整数を表す)は互いに結合して、RnとRn+1が結合する2つの環形成炭素原子と共に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子から選ばれる原子から構成される原子数3以上の環構造を形成する。
上記したRnとRn+1(nは1、2、4〜6、及び8〜10から選ばれる整数を表す)が互いに結合するとは、Rnが表すいずれかの原子とRn+1が表すいずれかの原子が、互いに連結している状態を示す。ここで、「Rnが表すいずれかの原子」は、Rnが1つの原子を表す場合には該1つの原子を意味し、Rnが複数個の互いに結合した原子を表す場合にはRnの末端の原子または末端以外の原子を意味する。前記「Rn+1が表すいずれかの原子」についても同様である。
該結合は、例えば単結合、二重結合、または1〜2の間の結合次数を有する結合である。Rn、Rn+1が複数個の互いに結合した原子を表す場合の「結合」についても、同様である。
また、本発明の一様態において、前記式(1)の化合物は、該環構造を3つ有することもまた、好ましい。その場合、該環構造は、それぞれ前記式(1)の母骨格上の異なるベンゼン環、すなわち、環A、環B、環Cのそれぞれに1つずつ、該環構造があることが特に好ましい。
また、本発明の一様態において、前記式(1)の化合物は、該環構造を4つ以上有することも好ましい。
R1〜R11が示す炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)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)などが挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基及びペンチル基(異性体基を含む)が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基及びt−ブチル基がより好ましく、メチル基、エチル基、イソプロピル基及びt−ブチル基がさらに好ましい。
R1〜R11が示す炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のアルケニル基としては、ビニル基、2−プロペニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、4−ペンテニル基、2−メチル−2−プロペニル基、2−メチル−2−ブテニル基、3−メチル−2−ブテニル基等が挙げられる。
R1〜R11が示す炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のアルキニル基としては、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、4−ペンチニル基、5−ヘキシニル基、1−メチル−2−プロピニル基、1−メチル−2−ブチニル基、1,1−ジメチル−2−プロピニル基等が挙げられる。
R1〜R11が示す環形成炭素数3〜20(好ましくは3〜6、より好ましくは5又は6)の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、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、アダマンチル基などが挙げられる。これらの中でも、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましい。
R1〜R11が示す炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のフルオロアルキル基としては、前記アルキル基の水素原子がフッ素で置換された基が挙げられ、好ましいハロアルキル基としては前記好ましいアルキル基であるものが挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例についても同様である。
R1〜R11が示す炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のフルオロアルコキシ基としては、前記アルコキシ基の水素原子がフッ素で置換された基が挙げられ、好ましいアルコキシ基としては前記好ましいアルコキシ基が挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例についても同様である。
R1〜R11が示す環形成炭素数6〜50(好ましくは6〜30、より好ましくは6〜24、さらに好ましくは6〜18)のアリールオキシ基としては、アリール基部位が、後述するR1〜R11の環形成炭素数6〜50のアリール基であるものが挙げられる。好ましいアリールオキシ基の具体例としては、アリール基部位が、後述の環形成炭素数6〜50のアリール基の好ましい例であるものが挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例についても同様である。
R1〜R11が示す炭素数1〜20(好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6)のアルキルチオ基としては、アルキル基部位が前記炭素数1〜20のアルキル基であるものが挙げられる。好ましいアルキルチオ基の具体例としては、アルキル基部位が、前記好ましいアルキル基であるものが挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例についても同様である。
R1〜R11が示す環形成炭素数6〜50(好ましくは6〜30、より好ましくは6〜24、さらに好ましくは6〜18)のアリールチオ基としては、アリール基部位が、後述するR1〜R11の環形成炭素数6〜50のアリール基であるものが挙げられる。好ましいアリールチオ基の具体例としては、アリール基部位が、後述の環形成炭素数6〜50のアリール基の好ましい例であるものが挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例についても同様である。
これら置換シリル基において、アルキル基部位の炭素数は、それぞれ、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜6である。アリール基部位の環形成炭素数は、それぞれ、好ましくは6〜50、より好ましくは6〜30、さらに好ましくは6〜24、特に好ましくは6〜18である。
これらの中でも、トリアルキルシリル基、トリアリールシリル基が好ましく、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリトリルシリル基がより好ましい。
これら置換アミノ基において、アルキル基部位の炭素数は、それぞれ、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜6である。アリール基部位の環形成炭素数は、それぞれ、好ましくは6〜50、より好ましくは6〜30、さらに好ましくは6〜24、特に好ましくは6〜18である。ヘテロアリール基部位の環形成原子数は、それぞれ、好ましくは5〜50、より好ましくは5〜30、さらに好ましくは5〜18、特に好ましくは5〜13である。
これらの中でも、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、モノアリールモノヘテロアリールアミノ基が好ましく、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ビス(アルキル置換フェニル)アミノ基、ビス(アリール置換フェニル)アミノ基がより好ましい。
また、アルキル基部位の具体例としては、前記炭素数1〜20のアルキル基の具体例が挙げられる。アルキル基部位の好ましい例としては、前記炭素数1〜20のアルキル基の好ましい例が挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例についても同様である。
アリール基部位の具体例としては、後述する環形成炭素数6〜50のアリール基の具体例が挙げられる。アリール基部位の好ましい具体例としては、後述する環形成炭素数6〜50のアリール基の好ましい具体例が挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例についても同様である。
ヘテロアリール基部位の具体例としては、後述する環形成原子数5〜50のヘテロアリール基の具体例が挙げられる。ヘテロアリール基部位の好ましい具体例としては、後述する環形成原子数5〜50のヘテロアリール基の好ましい具体例が挙げられる。より好ましい具体例、さらに好ましい具体例についても同様である。
なお、式(1)中、−Si(R101)(R102)(R103)で表される基が複数存在する場合、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。また、式(1)中、−N(R104)(R105)で表される基が複数存在する場合、これらは互いに同一でも異なっていてもよい。
該ヘテロアリール基としては、例えば、ピロリル基、フリル基、チエニル基、ピリジル基、イミダゾピリジル基、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、テトラゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、イソベンゾチオフェニル基、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、ベンズイミダゾリル基、ベンズオキサゾリル基、ベンズチアゾリル基、インダゾリル基、ベンズイソキサゾリル基、ベンズイソチアゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、9−フェニルカルバゾリル基、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及びキサンテニル基などが挙げられる。これらの中でも、ピリジル基、イミダゾピリジル基、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、ベンズイミダゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、9−フェニルカルバゾリル基、フェナントロリニル基、キナゾリニル基が好ましい。
また、前記式(1)において、RnとRn+1が結合する2つの環形成炭素原子と共に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環は、下記式(2)〜(8)から選ばれるいずれかの環であることも好ましく、(9)〜(11)から選ばれるいずれかの基であることも好ましい。
XはC(R23)(R24)、NR25、O、Sから選ばれる。R12〜R25は、前記R1〜R11と同じである。
R12〜R17及びR23〜R24は、隣接する基同士で互いに結合して環構造を形成してもよい。)
R12〜R25の例としては、前記式(1)のR1〜R11と同じであり、具体例や好ましい基も同様のものが挙げられる。
R31〜R37及びR41〜R44は、前記R12〜R25と同じであり、Xは、前記と同じである。
R31〜R37及びR41〜R44は、隣接する基同士で互いに結合して環構造を形成してもよい。)
Xに含まれるR23〜R25、R31〜R37及びR41〜R44の例としては、前記式(1)のR1〜R11と同じであり、具体例や好ましい基も同様のものが挙げられる。
これら各基の具体例、好ましい炭素数及び原子数等は前記R1〜R11と同じである。
(式中、Rcは、それぞれ独立に、前記R1〜R11と同じである。Xは前記と同じである。
p1は0〜5の整数、p2は0〜4の整数、p3は0〜3の整数、p4は0〜7の整数である。)
Xに含まれるR23〜R25、及びRcの例としては、前記式(1)のR1〜R11と同じであり、具体例や好ましい基も同様のものが挙げられる。
式(1−1)〜(1−6)において、前記環a〜fの示す、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造は、特に限定されないが、原子数3〜7の環であると好ましく、原子数5または6の環であると特に好ましい。また、前記式(2)〜(8)から選ばれるいずれかの環であることも好ましく、(9)〜(11)から選ばれるいずれかの基であることも好ましい。
式(1−1)〜(1−6)において、さらに有してもよい置換基としては、上記R1〜R11で説明した各基の例と同様の具体例が挙げられ、好ましい炭素数、原子数及び好ましい基も同様である。
式(2−1)〜(2−6)において、前記環a〜c及びg〜hの示す、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造は、特に限定されないが、原子数3〜7の環であると好ましく、原子数5または6の環であると特に好ましい。また、前記式(2)〜(8)から選ばれるいずれかの環であることも好ましく、(9)〜(11)から選ばれるいずれかの基であることも好ましい。
式(2−1)〜(2−6)において、さらに有してもよい置換基としては、上記R1〜R11で説明した各基の例と同様の具体例が挙げられ、好ましい炭素数、原子数及び好ましい基も同様である。
式(3−1)〜(3−9)において、前記環a〜hの示す、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造は、特に限定されないが、原子数3〜7の環であると好ましく、原子数5または6の環であると特に好ましい。また、前記式(2)〜(8)から選ばれるいずれかの環であることも好ましく、(9)〜(11)から選ばれるいずれかの基であることも好ましい。
式(3−1)〜(3−9)において、前記環a〜hの示す、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造は、例えば、炭素原子、酸素原子、硫黄原子から構成される原子数3以上の環構造である。また、前記環g又はhが置換基を有する場合の置換基の前記へテロアリール基に含まれるヘテロ原子は、例えば、硫黄原子及び/又は酸素原子である。
式(3−1)〜(3−9)において、さらに有してもよい置換基としては、上記R1〜R11で説明した各基の例と同様の具体例が挙げられ、好ましい炭素数、原子数及び好ましい基も同様である。
(式中、Rcは、それぞれ独立に、前記R1〜R11と同じである。Xは前記と同じである。
p1は0〜5の整数、p2は0〜4の整数、p3は0〜3の整数、p4は0〜7の整数である。)
Xに含まれるR23〜R25及びRcの例としては、前記式(1)のR1〜R11と同じであり、具体例や好ましい基も同様のものが挙げられる。
(式中、Rcは、それぞれ独立に、前記R1〜R11と同じである。
p1は0〜5の整数、p2は0〜4の整数、p4は0〜7の整数である。)
R1〜R5、R7〜R11、R41〜R48及びR23〜R25の例としては、前記式(1)のR1〜R11と同じであり、具体例や好ましい基も同様のものが挙げられる。
(式(5−1)において、XはC(R23)(R24)、NR25、O、Sから選ばれる。R3、R4、R7、R8、R11、R41〜R52及びR23〜R25は、前記R1〜R11と同じである。)
R3、R4、R7、R8、R11、R41〜R52及びR23〜R25の例としては、前記式(1)のR1〜R11と同じであり、具体例や好ましい基も同様のものが挙げられる。例えば、R25は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基である。
下記具体例中、Phはフェニル基、Dは重水素原子を示す。
なお、本発明の化合物の製造方法に特に制限はなく、本明細書の実施例等を参照しながら、公知の合成反応を適宜利用及び変更して容易に製造することができる。
有機EL素子が有する発光層のドーパント材料としては、発光効率の観点から、蛍光量子収率(PLQY)及び蛍光発光スペクトルの形状(半値幅)が重要視される。
フルカラーディスプレイで用いられる赤、緑及び青の3原色やそれに黄等を加えた4色以上の光は、目的の色域に最適化させるために、カラーフィルタによるカットや、マイクロキャビティ構造による目的の波長の光の増幅とそれ以外の光の減衰を受けた上で、外部に取り出されている。すなわち、目的の波長以外は削られるため、エネルギーのロスにつながる。従って、よりシャープな発光スペクトル形状を有する材料は、削られる波長域が小さくなるため、エネルギーのロスが少なく効率の面で有利となる。
シャープな発光スペクトルを示すドーパント材料としては、基底状態と励起状態の構造変化が少なく、振動準位が少ない化学構造が適すると考えられる。
加えて、本発明者らの鋭意検討の結果から、本発明の化合物は母骨格に置換基を有せずとも高いPLQYを持ち得ることが明らかになった。一般に、置換基を加えると振動準位の個数が増え、ブロードなスペクトルを有するようになるから、シャープな発光スペクトルを得るという観点からは置換基の個数は少ない方が望ましい。すなわち、一般に、置換基を有することによるPLQYの向上と、発光スペクトルのブロード化の間にトレードオフの関係がある。本発明の化合物においては、上記のように、母骨格に置換基を有せずとも高いPLQYを持ち得ることから、置換基を加えることによる振動準位の個数の増加を最小限に抑えつつ、高いPLQYとシャープな発光スペクトルを両立できる。
本発明の化合物が非対称の縮環構造をとる場合は、置換基を加えることのない波長の調整に特に有効である。ここで、非対称の縮環構造とは、例えば前記式(1)における骨格のN原子とR2とを結ぶ直線を軸としたときに線対称ではない縮環構造を意味する。
また、青色蛍光ドーパント材料は、蛍光発光波長が適正な範囲(青色の可視光範囲、特に深い青色の範囲)に位置することが求められる。本発明者らは、本発明の化合物のように、インドロ[3,2,1-jk]カルバゾール環上の、互いに異なる環へ2環以上の縮環をすることで、その要求を満たしうることを見出した。
次に、本発明の有機EL素子について説明する。
本発明の有機EL素子は、陰極と陽極の間に少なくとも発光層を含有する有機薄膜層を有し、この有機薄膜層のうちの少なくとも1層が前述した本発明の化合物を含む。本発明の有機EL素子には、低電圧駆動が可能なものが含まれ、且つ素子寿命が長いものも含まれる。また、該有機EL素子には、青色純度の高い発光が可能なものも含まれる。
前述の本発明の化合物が含まれる有機薄膜層の例としては、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、スペース層及び障壁層などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
本発明の化合物は、発光層に含まれることが好ましく、特にドーパント材料として発光層に含まれることが好ましい。特に、蛍光発光を用いる発光層のドーパント材料として、発光層に含まれることが好ましく、また、熱活性化遅延蛍光(Thermally Activated Delayed Fluorescence)機構を用いる発光層のドーパント材料として、発光層に含まれることも好ましい。
(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、蛍光発光層又は熱活性化遅延蛍光機構を用いる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。発光ユニットの代表的な層構成を以下に示す。
(a)正孔輸送層/発光層(/電子輸送層)
(b)正孔輸送層/第一蛍光発光層/第二蛍光発光層(/電子輸送層)
(c)正孔輸送層/燐光発光層/スペース層/蛍光発光層(/電子輸送層)
(d)正孔輸送層/第一燐光発光層/第二燐光発光層/スペース層/蛍光発光層(/電子輸送層)
(e)正孔輸送層/第一燐光発光層/スペース層/第二燐光発光層/スペース層/蛍光発光層(/電子輸送層)
(f)正孔輸送層/燐光発光層/スペース層/第一蛍光発光層/第二蛍光発光層(/電子輸送層)
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、電子障壁層を設けてもよい。また、各発光層と電子輸送層との間には、適宜、正孔障壁層を設けてもよい。電子障壁層や正孔障壁層を設けることで、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。
(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と同様のものを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。
本発明の有機EL素子は、透光性基板上に作製する。透光性基板は有機EL素子を支持する基板であり、400nm〜700nmの可視領域の光の透過率が50%以上で平滑な基板が好ましい。具体的には、ガラス板、ポリマー板などが挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などを原料として用いてなるものを挙げられる。またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォンなどを原料として用いてなるものを挙げることができる。
有機EL素子の陽極は、正孔を正孔輸送層又は発光層に注入する役割を担うものであり、4.5eV以上の仕事関数を有するものを用いることが効果的である。陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金(ITO)、酸化錫(NESA)、酸化インジウム亜鉛酸化物、金、銀、白金、銅などが挙げられる。陽極はこれらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法などの方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の可視領域の光の透過率を10%より大きくすることが好ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω/□以下が好ましい。陽極の膜厚は、材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10nm〜200nmの範囲で選択される。
陰極は電子注入層、電子輸送層又は発光層に電子を注入する役割を担うものであり、仕事関数の小さい材料により形成するのが好ましい。陰極材料は特に限定されないが、具体的にはインジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金などが使用できる。陰極も、陽極と同様に、蒸着法やスパッタリング法などの方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。また、必要に応じて、陰極側から発光を取り出してもよい。
(発光層)
発光機能を有する有機層である。
発光層の膜厚は、好ましくは5〜50nm、より好ましくは7〜50nm、さらに好ましくは10〜50nmである。5nm以上であると発光層の形成が容易であり、50nm以下であると駆動電圧の上昇が避けられる。
発光層を形成する蛍光ドーパント材料(蛍光発光材料)は一重項励状態から発光することのできる化合物であり、一重項励状態から発光する限り特に限定されないが、フルオランテン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、ピレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、ホウ素錯体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体などが挙げられ、好ましくは、アントラセン誘導体、フルオランテン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、ピレン誘導体、ホウ素錯体、より好ましくはアントラセン誘導体、フルオランテン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、ホウ素錯体化合物である。
本発明の有機EL素子は、陰極と発光ユニットとの界面領域に電子供与性ドーパント材料を有することも好ましい。このような構成によれば、有機EL素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。ここで、電子供与性ドーパント材料とは、仕事関数3.8eV以下の金属を含有するものをいい、その具体例としては、アルカリ金属、アルカリ金属錯体、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属錯体、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属錯体、及び希土類金属化合物などから選ばれた少なくとも一種類が挙げられる。
本発明の有機EL素子における、主成分と電子供与性ドーパント材料の割合は、モル比で主成分:電子供与性ドーパント材料=5:1〜1:5であると好ましい。
発光層と陰極との間に形成される有機層であって、電子を陰極から発光層へ輸送する機能を有する。電子輸送層が複数層で構成される場合、陰極に近い有機層を電子注入層と定義することがある。電子注入層は、陰極から電子を効率的に有機層ユニットに注入する機能を有する。
この含窒素環誘導体としては、例えば、下記式(A)で表される含窒素環金属キレート錯体が好ましい。
前記式(A’)及び式(A”)のR8〜R12及びR13〜R27が示す炭素数1〜40の炭化水素基としては、前記式(A)中のR2〜R7の具体例と同様のものが挙げられる。
また、R8〜R12及びR13〜R27の互いに隣接する基が環状構造を形成した場合の2価の基としては、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ジフェニルメタン−2,2’−ジイル基、ジフェニルエタン−3,3’−ジイル基、ジフェニルプロパン−4,4’−ジイル基等が挙げられる。
(上記式中、前記各式中、Rは、炭素数6〜40の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、炭素数3〜40の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基、炭素数1〜20のアルキル基、または炭素数1〜20のアルコキシ基であり、nは0〜5の整数であり、nが2以上の整数であるとき、複数のRは互いに同一又は異なっていてもよい)
RA及びRB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(好ましくは6〜30、より好ましくは6〜20、さらに好ましくは6〜12)のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50(好ましくは5〜30、より好ましくは5〜20、さらに好ましくは5〜12)の複素環基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のハロアルキル基又は置換もしくは無置換の炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のアルコキシ基である。
nは、0〜5の整数であり、nが2以上の整数であるとき、複数のRAは互いに同一でも異なっていてもよい。また、隣接する2つのRA同士が互いに結合して、置換もしくは無置換の炭化水素環を形成していてもよい。
Ar11は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50(好ましくは6〜30、より好ましくは6〜20、さらに好ましくは6〜12)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(好ましくは5〜30、より好ましくは5〜20、さらに好ましくは5〜12)の複素環基である。
Ar12は、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜6)のアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50(好ましくは6〜30、より好ましくは6〜20、さらに好ましくは6〜12)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(好ましくは5〜30、より好ましくは5〜20、さらに好ましくは5〜12)の複素環基である。
但し、Ar11、Ar12のいずれか一方は、置換もしくは無置換の環形成炭素数10〜50(好ましくは10〜30、より好ましくは10〜20、さらに好ましくは10〜14)の縮合芳香族炭化水素環基又は置換もしくは無置換の環形成原子数9〜50(好ましくは9〜30、より好ましくは9〜20、さらに好ましくは9〜14)の縮合芳香族複素環基である。
Ar13は、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50(好ましくは6〜30、より好ましくは6〜20、さらに好ましくは6〜12)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(好ましくは5〜30、より好ましくは5〜20、さらに好ましくは5〜12)のヘテロアリーレン基である。
L11、L12及びL13は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50(好ましくは6〜30、より好ましくは6〜20、さらに好ましくは6〜12)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9〜50(好ましくは9〜30、より好ましくは9〜20、さらに好ましくは9〜14)の2価の縮合芳香族複素環基である。)
電子輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは1nm〜100nmである。有機EL素子の電子輸送層は第1電子輸送層(陽極側)と第2電子輸送層(陰極側)の2層構造である場合、第1電子輸送層の膜厚は、好ましくは5〜60nm、より好ましくは10〜40nmであり、第2電子輸送層の膜厚は、好ましくは1〜20nm、より好ましくは1〜10nmである。
発光層と陽極との間に形成される有機層であって、正孔を陽極から発光層へ輸送する機能を有する。正孔輸送層が複数層で構成される場合、陽極に近い有機層を正孔注入層と定義することがある。正孔注入層は、陽極から正孔を効率的に有機層ユニットに注入する機能を有する。
また、前記式(I)において、Lは置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50(好ましくは6〜30、より好ましくは6〜20、さらに好ましくは6〜12)の芳香族炭化水素基もしくは置換基を有していてもよい環形成炭素数6〜50(好ましくは6〜30、より好ましくは6〜20、さらに好ましくは6〜12)の縮合芳香族炭化水素基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50(好ましくは5〜30、より好ましくは5〜20、さらに好ましくは5〜12)の芳香族複素環基もしくは置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50(好ましくは5〜30、より好ましくは5〜20、さらに好ましくは5〜12)の縮合芳香族複素環基を表す。
上述の正孔輸送層や電子輸送層においては、特許第3695714号明細書に記載されているように、ドナー性材料のドーピング(n)やアクセプター性材料のドーピング(p)により、キャリア注入能を調整することができる。
nドーピングの代表例としては、電子輸送材料にLiやCsなどの金属をドーピングする方法が挙げられ、pドーピングの代表例としては、正孔輸送材料にF4TCNQなどのアクセプター材料をドーピングする方法が挙げられる。
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。
本発明の有機EL素子は、発光層に隣接する部分に、電子障壁層、正孔障壁層、トリプレット障壁層といった障壁層を有することが好ましい。ここで、電子障壁層とは、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、発光層と正孔輸送層との間に設けられる層である。また、正孔障壁層とは、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、発光層と電子輸送層との間に設けられる層である。
トリプレット障壁層は、後述するように、発光層で生成する三重項励起子が、周辺の層へ拡散することを防止し、三重項励起子を発光層内に閉じ込めることによって三重項励起子の発光ドーパント材料以外の電子輸送層の分子上でのエネルギー失活を抑制する機能を有する。
電子注入層は、電界強度0.04〜0.5MV/cmの範囲において、10−6cm2/Vs以上であることが望ましい。これにより陰極からの電子輸送層への電子注入が促進され、ひいては隣接する障壁層、発光層への電子注入も促進し、より低電圧での駆動を可能にするためである。
本発明の化合物を用いて得られる有機EL素子は、優れた性能を有するため、有機ELパネルモジュールなどの表示部品;テレビ、携帯電話、パーソナルコンピュータなどの表示装置;照明、車両用灯具の発光装置などの電子機器に使用できる。
(1)中間体1の合成
(1)中間体3の合成
アルゴン雰囲気下、2,7−ジブロモナフタレン5.0g(17mmol)を、無水テトラヒドロフラン80mLと無水トルエン40mLの混合溶媒に溶かし、ドライアイス/アセトン浴で−48℃に冷却した。これに、n−ブチルリチウム/ヘキサン溶液10.6mL(1.64mol/L、17mmol)を加え、−45℃で20分間、次いで−72℃で30分間撹拌した。反応混合物にヨウ素4.9g(19mmol)のテトラヒドロフラン溶液を加え、−72℃で1時間、次いで室温で2.5時間撹拌した。反応混合物を10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液60mLで失活させ、トルエン150mLで抽出した。有機層を飽和食塩水30mLで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒留去して減圧乾燥し、淡黄色固体5.66gを得た。得られた固体は目的物である2−ブロモ−7−ヨードナフタレンであり、マススペクトル分析の結果、分子量339に対し、m/e=339であった。(収率99%)
アルゴン雰囲気下、9H−カルバゾール2.55g(15mmol)、2−ブロモ−7−ヨードナフタレン5.7g(17mmol)、ヨウ化銅30mg(0.16mmol)、及びリン酸三カリウム7.5g(35mmol)を無水1,4−ジオキサン20mLに懸濁し、trans−1,2−ジアミノシクロヘキサン0.19mL(1.6mmol)を加え、10時間還流した。反応終了後、トルエン200mLを加え、無機物をろ別した。ろ液を濃縮して得られた褐色固体6.5gをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、白色針状晶3.8gを得た。得られた固体は目的物である中間体14であり、マススペクトル分析の結果、分子量332に対し、m/e=332であった。(収率68%)
アルゴン雰囲気下、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン2.9g(20.6mmol)を無水テトラヒドロフラン30mLに溶かし、ドライアイス/アセトン浴で−43℃に冷却した。これに、n−ブチルリチウム/ヘキサン溶液12.5mL(1.64mol/L、20.5mmol)を加え、−36℃で20分撹拌後、−70℃に冷却した。これにトリイソプロポキシボラン7mL(30mmol)を滴下し、次いで中間体14 3.8g(10.2mmol)を溶かしたテトラヒドロフラン溶液20mLを加え、冷却浴中で10時間撹拌した。反応終了後、5質量%塩酸100mLを加え、室温で30分間撹拌後、酢酸エチル150mLで抽出した。有機層を飽和食塩水30mLで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒留去し、黄色アモルファス固体4.9gを得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、黄色固体2.9gを得た。得られた固体は目的物である中間体15であり、マススペクトル分析の結果、分子量415に対し、m/e=415であった。(収率68%)
アルゴン雰囲気下、2,6−ジヨード−4−tert−ブチルアニリン1.27g(3.2mmol)、中間体15 2.9g(7.0mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム0.36g(0.31mmol)、及び炭酸水素ナトリウム2.1g(25mmol)を、1,2−ジメトキシエタン40mLに懸濁し、水21mLを加えて11時間還流した。反応終了後、ジクロロメタン200mLで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒留去し、黄色アモルファス固体3.5gを得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、白色固体2.0gを得た。得られた固体は目的物である中間体16であり、マススペクトル分析の結果、分子量887に対し、m/e=887であった。(収率70%)
アルゴン雰囲気下、中間体16 1.0g(1.1mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)41mg(45μmol)、SPhos5mg(0.18mmol)、炭酸セシウム2.2g(6.7mmol)を無水キシレン100mLに懸濁し、10時間還流した。反応終了後、ろ別し、ろ物を水及びメタノールで洗浄して減圧乾燥し、淡緑色固体0.427gを得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、黄色固体0.37gを得た。得られた固体は目的物である化合物17であり、マススペクトル分析の結果、分子量727に対し、m/e=727であった。(収率47%)
アルゴン雰囲気下、4−tert−ブチルフェニルボロン酸3.0g(17mmol)、2−ブロモ−7−ヨードナフタレン5.66g(17mmol)、及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム0.35g(0.30mmol)を1,2−ジメトキシエタン45mLに溶かし、2M炭酸ナトリウム水溶液23mL(45mmol)を加え、11時間還流した。反応終了後、トルエン150mLで抽出した。有機層を飽和食塩水30mLで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒留去し、褐色固体(9.2g)を得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、白色固体4.45gを得た。得られた固体は目的物である中間体19であり、マススペクトル分析の結果、分子量338に対し、m/e=338であった。(収率77%)
アルゴン雰囲気下、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン2.8g(20mmol)を無水テトラヒドロフラン30mLに溶かし、ドライアイス/アセトン浴で−40℃に冷却した。これにn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液12mL(1.64mol/L、20mmol)を加え、−54℃で20分撹拌した。反応終了後、−65℃に冷却し、トリイソプロポキシボラン6mL(26mmol)を滴下し、次いで中間体19 4.45g(13mmol)を溶かしたテトラヒドロフラン溶液20mLを加え、冷却浴中で10時間撹拌した。反応終了後、5質量%塩酸70mLを加え、室温で30分間撹拌後、酢酸エチル200mLで抽出した。有機層を飽和食塩水30mLで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒留去し、黄色アモルファス固体5.5gを得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、白色固体3.19gを得た。得られた固体は目的物である中間体20であり、マススペクトル分析の結果、分子量382に対し、m/e=382であった。(収率64%)
アルゴン雰囲気下、中間体20 3.19g(8.3mmol)、2,6−ジヨード−4−tert−ブチルアニリン1.5g(3.7mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム0.43g(0.37mmol)、炭酸水素ナトリウム2.5g(30mmol)を1,2−ジメトキシエタン50mLに懸濁し、水25mLを加えて11時間還流した。反応混合物をジクロロメタン200mLで抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒留去し、黄色アモルファス固体4.14gを得た。これをカラムクロマトグフラフィーを用いて精製し、白色固体2.47gを得た。得られた固体は目的物である中間体21であり、マススペクトル分析の結果、分子量821に対し、m/e=821であった。(収率81%)
アルゴン雰囲気下、中間体21 2.47g(3.0mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.11g(0.12mmol)、SPhos0.20g(0.49mmol)、炭酸セシウム5.9g(18mmol)を無水キシレン250mLに懸濁し、11時間還流した。反応終了後、ろ別し、ろ物を水及びメタノールで順に洗浄して減圧乾燥し、淡黄色針状晶1.88gを得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、黄色固体1.03gを得た。得られた固体は目的物である化合物22であり、マススペクトル分析の結果、分子量661に対し、m/e=661であった。(収率52%)
アルゴン雰囲気下、中間体4 1.00g(2.66mmol)、ビスピナコラトジボロン1.15g(4.52mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.43g(0.37mmol)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル101mg(0.213mmol)、及び酢酸カリウム0.522g(5.32mmol)をジオキサン120mLに溶かし、20時間還流した。反応終了後、水を加えて撹拌し、沈殿物をろ取し、メタノールで洗浄した。得られた固体をカラムクロマトグフラフィーを用いて精製し、黄褐色固体0.67gを得た。得られた固体は目的物である中間体24であり、マススペクトル分析の結果、分子量467.36に対し、m/e=467であった。(収率54%)
アルゴン雰囲気下、中間体24 30mg(0.064mmol)、1−ブロモ−2−ニトロベンゼン13mg(0.064mmol)、ビス(ジ−tert−ブチル(4−ジメチルアミノフェニル)ホスフィン)ジクロロパラジウム(II)(PdCl2(Amphos)2:化合物26)0.909mg(0.00128mmol)を1,2−ジメトキシエタン3mLに溶かし、2M炭酸ナトリウム水溶液0.1mLを加えて24時間還流した。沈殿物を熱時ろ過した後、ろ物をメタノール及びトルエンで洗浄し、橙色固体13mgを得た。得られた固体は目的物である中間体27であり、マススペクトル分析の結果、分子量462.50に対し、m/e=462であった。(収率43%)
アルゴン雰囲気下、中間体27 13mg(0.028mmol)、及びトリフェニルホスフィン37mg(0.14mmol)を1,2−ジクロロベンゼン1mLに溶かし、50時間還流した。反応終了後、メタノールを加えて、沈殿物をろ取し、褐色固体4mgを得た。得られた固体は目的物である中間体28であり、マススペクトル分析の結果、分子量430.50に対し、m/e=430であった。(収率33%)
アルゴン雰囲気下、中間体28 4mg(0.01mmol)、ブロモベンゼン8mg(0.05mmol)、クロロ(2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシ−1,1’−ビフェニル)[2−(2’−アミノ−1,1’−ビフェニル)]パラジウム(II)(SPhos Pd G2)7mg(0.01mmol)、ナトリウムt−ブトキシド3mg(0.03mmol)をキシレン(2mL)に溶かし8時間還流した。反応終了後、反応溶液にクロロベンゼンを加えて加熱し、シリカゲルを加えてセライトろ過した。ろ物をヘキサンで洗浄し、黄色固体1mgを得た。得られた固体は目的物である化合物39であり、マススペクトル分析の結果、分子量506.59に対し、m/e=506であった。(収率20%)
アルゴン雰囲気下、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン4.1g(29mmolを、無水テトラヒドロフラン45mLに溶かし、ドライアイス/アセトン浴で−48℃に冷却した。これに、n−ブチルリチウム/ヘキサン溶液18mL(1.64mol/L、18mmol)を加え、−48℃で20分間撹拌後、−65℃に冷却した。これにトリイソプロポキシボラン9mL(39mmol)を滴下し、5分後、2−ブロモフェナントレン5.0g(19mmol)を溶かしたテトラヒドロフラン溶液20mLを加え、冷却浴中で10時間撹拌した。反応終了後、5質量%塩酸70mLを加え、室温(25℃)で30分間撹拌後、酢酸エチル200mLで抽出した。有機層を飽和食塩水30mLで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒留去して減圧乾燥し、淡黄色固体5.97gを得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、白色固体2.4gを得た。得られた固体は目的物である中間体32であり、マススペクトル分析の結果、分子量300に対し、m/e=300であった。(収率42%)
アルゴン雰囲気下、化合物32 24g(8.0mmol)、2,6−ジヨード−4−tert−ブチルアニリン1.45g(3.6mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム0.42g(0.36mmol)、炭酸水素ナトリウム2.4g(29mmol)を1,2−ジメトキシエタン50mLに懸濁し、水25mLを加えて、10時間還流した。反応混合物を水150mLで希釈し、固体をろ別し、ろ物を水及びメタノールで順に洗浄して減圧乾燥し、黄色固体2.8gを得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、白色固体1.95gを得た。得られた固体は目的物である中間体33であり、マススペクトル分析の結果、分子量657に対し、m/e=657であった。(収率82%)
アルゴン雰囲気下、中間体33 1.95g(3.0mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.11g(0.12mmol)、SPhos0.20g(0.49mmol)、炭酸セシウム5.9g(18mmol)を無水キシレン250mLに懸濁し、10時間還流した。反応終了後、ろ別し、ろ物を水及びメタノールで順に洗浄して減圧乾燥し、暗黄緑色固体0.99gを得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、黄色色板状晶0.97gを得た。得られた固体は目的物である化合物34であり、マススペクトル分析の結果、分子量497に対し、m/e=497であった。(収率65%)
アルゴン雰囲気下、2−ブロモ−7−ヨードナフタレン2.83g(16.7mmol)、ジフェニルアミン5.57g(16.7mmol)、ヨウ化銅30mg(0.16mmol)、ナトリウムt−ブトキシド2.2g(23mmol)を無水1,4−ジオキサン20mLに懸濁し、trans−1,2−ジアミノシクロヘキサン0.19mL(1.6mmol)を加え、110℃で10時間撹拌した。反応混合物をシリカパッドを通してろ別し、トルエン100mLで洗浄した。ろ液から溶媒留去し、減圧乾燥して濃褐色オイル6.7gを得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、白色固体4.56gを得た。得られた固体は目的物である中間体35であり、マススペクトル分析の結果、分子量373に対し、m/e=373であった。(収率68%)
アルゴン雰囲気下、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン3.4g(24mmol)を無水テトラヒドロフラン35mLに溶かし、ドライアイス/アセトン浴で−30℃に冷却した。これに、n−ブチルリチウム/ヘキサン溶液14.7mL(1.64mol/L、24mmol)を加え、−20℃で20分撹拌後、−75℃に冷却した。これにトリイソプロポキシボラン8.3mL(36mmol)を滴下し、5分後、中間体35 4.5g(12mmol)を溶かしたテトラヒドロフラン溶液20mLを加え、冷却浴中で10時間撹拌した。反応終了後、5質量%塩酸100mLを加え、室温で30分間撹拌後、酢酸エチル150mLで抽出した。有機層を飽和食塩水30mLで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒留去し、赤褐色アモルファス固体5.8gを得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、淡黄色固体2.94gを得た。得られた固体は目的物である中間体36であり、マススペクトル分析の結果、分子量417に対し、m/e=417であった。(収率59%)
アルゴン雰囲気下、2,6−ジヨード−4−tert−ブチルアニリン1.28g(3.19mmol)、中間体36 2.94g(7.0mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム0.37g(0.32mmol)、及び炭酸水素ナトリウム2.1g(25mmol)を、1,2−ジメトキシエタン45mLに懸濁し、水22mLを加えて11時間還流した。反応終了後、ジクロロメタン150mLで抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒留去し、黄色アモルファス固体3.8gを得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、黄色固体1.92gを得た。得られた固体は目的物である中間体37であり、マススペクトル分析の結果、分子量891に対し、m/e=891であった。(収率67%)
アルゴン雰囲気下、中間体37 1.92g(2.1mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.14g(0.34mmol)、炭酸セシウム4.1g(12.6mmol)を無水キシレン200mLに懸濁し、11時間還流した。反応終了後、ろ別し、ろ液から溶媒留去し、減圧乾燥して、黄色固体を得た。これをカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、黄色固体1.6gを得た。得られた固体をトルエン40mLで再結晶して、黄色針状晶1.07gを得た。得られた固体は目的物である化合物38であり、マススペクトル分析の結果、分子量731に対し、m/e=731であった。(収率70%)
合成実施例1で得られた化合物2を日立ハイテクサイエンス社製 分光光度計U−3310を用いて測定したところ、423nmに吸収ピーク波長が観測された。また、この化合物2を蛍光スペクトル測定装置日立ハイテクサイエンス社製 分光蛍光光度計F−7000を用いて測定したところ、349nmでの励起における蛍光発光ピーク波長が432nmにて観測された。
また、半値幅を、次のようにして測定した。
化合物2を溶媒(トルエン)に溶解(試料5[μmol/mL])し、蛍光測定用試料とした。石英セルへ入れた蛍光測定用試料に室温(300[K])で励起光を照射し、波長を変えながら蛍光強度を測定した。フォトルミネッセンススペクトルは、縦軸を蛍光強度、横軸を波長とした。蛍光の測定に用いた装置は、日立ハイテクサイエンス 分光蛍光光度計F−7000である。
このフォトルミネッセンススペクトルから化合物2の半値幅(nm)を測定した。フォトルミネッセンススペクトル測定結果を、図2に示す。その結果、化合物2の半値幅は16nmであった。
また、PLQYを、次のようにして測定した。
化合物2について、浜松ホトニクス社製 絶対PL量子収率測定装置 Quantaurus−QYを用いて、トルエン溶液で濃度を5[μmol/mL]で測定した結果、PLQYの値は83%であった。
また、一重項エネルギーEgSを、以下のようにして求めた。
化合物2のトルエン溶液(20μmol/mL)を日立ハイテクサイエンス社製 分光光度計U−3310を用い吸収スペクトルを測定した。この吸収スペクトルは、縦軸が吸光度、横軸が波長であり、最も長波長側のピークの立ち下がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge[nm]を求めた。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をEgSとした。
換算式:EgS[eV]=1239.85/λedge
なお、吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線は以下のように引いた。吸収スペクトルの極大値のうち、最も長波長側の極大値から長波長方向にスペクトル曲線上を移動する際に、曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち下がるにつれ(すなわち縦軸の値が減少するにつれ)、傾きが減少しその後増加することを繰り返す。傾きの値が最も長波長側で極小値をとる点において引いた接線を当該吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線とする。
上記のようにして求めた化合物2の一重項エネルギー(S1)は、2.85eVであった。化合物2の吸収スペクトルを、図3に示した。
実施例1と同様にして、合成実施例3〜10で得られた化合物7、9、11、17、22、30、34及び38の蛍光発光ピーク波長(λ)、半値幅、及びPLQYを測定し、一重項エネルギー(S1)も同様にして求めた。
実施例1と同様にして、下記比較化合物1の蛍光発光ピーク波長、半値幅、及びPLQYを測定し、一重項エネルギーも同様にして求めた。比較例化合物1の蛍光発光ピーク波長は375nm、半値幅は24nm、PLQYは40%であり、一重項エネルギーは3.30eVであった。
実施例1と同様にして、下記比較化合物2の蛍光発光ピーク波長、半値幅、及びPLQYを測定し、一重項エネルギーも同様にして求めた。比較例化合物2の蛍光発光ピーク波長は406nm、半値幅は17nm、PLQYは60%であり、一重項エネルギーは3.02eVであった。
実施例1と同様にして、下記比較化合物3(ピレン誘導体)の蛍光発光ピーク波長、半値幅、及びPLQYを測定し、一重項エネルギーも同様にして求めた。比較例化合物2の蛍光発光ピーク波長は455nm、半値幅は35nm、PLQYは90%であり、一重項エネルギーは2.75eVであった。
以下のようにして、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)について、イソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行った後、UVオゾン洗浄を30分間行った。ITOの膜厚は130nmとした。
洗浄後の前記ガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして下記化合物HI−1を蒸着し、膜厚5nmの正孔注入層を形成した。
この正孔注入層の成膜の上に、下記化合物HT−1を蒸着し、膜厚80nmの第一正孔輸送層を形成した。
次いで、この第一正孔輸送層の上に、下記化合物HT−2を蒸着し、膜厚10nmの第二正孔輸送層を形成した。
続けて、この第二正孔輸送層の上に、下記化合物BH−1及び化合物2(ドーパント材料)を共蒸着し、膜厚25nmの発光層を形成した。発光層内における化合物2(ドーパント材料)の濃度を4質量%とした。
続けて、この発光層の上に、下記化合物ET−1を蒸着し、膜厚10nmの第一電子輸送層を形成した。
続けて、この第一電子輸送層の上に、下記化合物ET−2を蒸着し、膜厚15nmの第二電子輸送層を形成した。
さらに、この第二電子輸送層の上に、フッ化リチウム(LiF)を蒸着し、膜厚1nmの電子注入性電極を形成した。
そして、この電子注入性電極の上に、金属アルミニウム(Al)を蒸着し、膜厚80nmの金属陰極を形成した。
上記において作製した有機EL素子の構成は、以下のとおりである。
ITO(130)/HI−1(5)/HT−1(80)/HT−2(10)/BH−1:化合物2(25:4質量%)/ET−1(10)/ET−2(15)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚(単位:nm)を示す。
作製した有機EL素子について、以下の評価を行った。
・駆動電圧
電流密度が10mA/cm2となるように有機EL素子に電圧を印加したときの電圧(単位:V)を計測した。
・主ピーク波長
電流密度が10mA/cm2となるように有機EL素子に電圧を印加したときの主ピーク波長(単位:nm)を、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタ株式会社製)を用いて計測した。
2 基板
3 陽極
4 陰極
5 発光層
6 正孔注入層/正孔輸送層
7 電子注入層/電子輸送層
10 発光ユニット
Claims (24)
- 下記式(1)で表される化合物。
[式中、式(1)において、
R1とR2、R2とR3、R4とR5、R5とR6、R6とR7、R8とR9、R9とR10、及び、R10とR11から選ばれる2つ以上の対のそれぞれにおいて、RnとRn+1(nは1、2、4〜6、及び8〜10から選ばれる整数を表す)は互いに結合して、RnとRn+1が結合する2つの環形成炭素原子と共に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造を形成する。この環構造を構成する原子のうち、置換基を有しうる原子は水素原子または置換基を有し、該置換基は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキニル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基、アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールチオ基、−Si(R101)(R102)(R103)で表される基、−N(R104)(R105)で表される基、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から選ばれる。それら置換基同士が結合してさらなる環構造を形成してもよい。なお、前記原子数3以上の環の原子数には、前記置換基の原子数は含まない。
ただし、R1とR2からなる対とR2とR3からなる対;R4とR5からなる対とR5とR6からなる対;R5とR6からなる対とR6とR7からなる対;R8とR9からなる対とR9とR10からなる対;及びR9とR10からなる対とR10とR11からなる対が、環構造を同時に形成することはない。
前記2つ以上の対は、環A、環B及び環Cから選ばれる2又は3つの環が、前記炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造を有するように選ばれ、前記2又は3つの環が有する2つ以上の環構造は同一でも異なっていてもよい。
前記原子数3以上の環構造を形成しないR1〜R11は、水素原子または置換基を表し、R1〜R11が置換基を表す場合、R1〜R11はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキニル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基、アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールチオ基、−Si(R101)(R102)(R103)で表される基、−N(R104)(R105)で表される基、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である。
R101〜R105は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数5〜50のヘテロアリール基を示す。] - R4とR5、R5とR6、R6とR7、R8とR9、R9とR10、及び、R10とR11から選ばれる2つ以上の対のそれぞれにおいて、RnとRn+1(nは4〜6、及び8〜10から選ばれる整数を表す)は互いに結合して、RnとRn+1が結合する2つの環形成炭素原子と共に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造を形成する、請求項1に記載の化合物。
- R1〜R3は、水素原子または置換基を表し、R1〜R3が置換基を表す場合、R1〜R3はそれぞれ独立に、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキニル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基、アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールチオ基、−Si(R101)(R102)(R103)で表される基、−N(R104)(R105)で表される基、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である、請求項1又は2に記載の化合物。
- RnとRn+1が結合する2つの環形成炭素原子と共に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環が、下記式(2)〜(8)から選ばれるいずれかの環である請求項1〜3のいずれかに記載の化合物。
(式(2)〜(8)において、*1と*2、*3と*4、*5と*6、*7と*8、*9と*10、*11と*12及び*13と*14のそれぞれは、RnとRn+1が結合する前記2つの環形成炭素原子を表し、Rnが結合する環形成炭素原子は、*1と*2、*3と*4、*5と*6、*7と*8、*9と*10、*11と*12及び*13と*14が表す2つの環形成炭素原子のどちらであってもよい。
XはC(R23)(R24)、NR25、O、Sから選ばれる。R12〜R25は、前記R1〜R11と同じである。
R12〜R17及びR23〜R24は、隣接する基同士で互いに結合して環構造を形成してもよい。) - RnとRn+1が結合する2つの環形成炭素原子と共に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環が、下記式(9)〜(11)から選ばれるいずれかの環である請求項1〜4のいずれかに記載の化合物。
(式(9)〜(11)において、*1と*2、及び*3と*4のそれぞれは、RnとRn+1が結合する前記2つの環形成炭素原子を表し、Rnが結合する環形成炭素原子は、*1と*2、又は*3と*4が表す2つの環形成炭素原子のどちらであってもよい。
R31〜R37及びR41〜R44は、前記R12〜R25と同じであり、Xは、前記と同じである。
R31〜R37及びR41〜R44は、隣接する基同士で互いに結合して環構造を形成してもよい。) - 式(1)において、R2、R4、R5、R10及びR11の少なくとも1つが、前記原子数3以上の環構造を形成しない基であって、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキニル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3〜20のシクロアルキル基、アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のフルオロアルコキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリールチオ基、−Si(R101)(R102)(R103)で表される基[R101〜R103は前記と同じ]、−N(R104)(R105)で表される基[R104及びR105は前記と同じ]、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である、請求項1〜5のいずれかに記載の化合物。
- 式(1)において、RnとRn+1が結合する2つの環形成炭素原子と共に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造を形成する場合の環構造が有する置換基が、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、−N(R104)(R105)で表される基、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のヘテロアリール基、又は下記の群から選択される基のいずれかである請求項1〜6のいずれかに記載の化合物。
(式中、Rcは、それぞれ独立に、前記R1〜R11と同じである。Xは前記と同じである。
p1は0〜5の整数、p2は0〜4の整数、p3は0〜3の整数、p4は0〜7の整数である。) - 前記環構造が有する置換基が、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基、又は下記の群から選択される基のいずれかである請求項7に記載の化合物。
(式中、Rcは、それぞれ独立に、前記R1〜R11と同じである。
p1は0〜5の整数、p2は0〜4の整数、p4は0〜7の整数である。) - 式(1)において、前記環構造を形成しないR1〜R11が、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、−N(R104)(R105)で表される基、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のヘテロアリール基、又は下記の群から選択される基のいずれかである請求項1〜8のいずれかに記載の化合物。
(式中、Rcは、それぞれ独立に、前記R1〜R11と同じである。Xは前記と同じである。
p1は0〜5の整数、p2は0〜4の整数、p3は0〜3の整数、p4は0〜7の整数である。) - 式(2)〜(11)において、R12〜R22、R31〜R37及びR41〜R44が、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、−N(R104)(R105)で表される基、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のヘテロアリール基、又は下記の群から選択される基のいずれかである請求項4〜9のいずれかに記載の化合物。
(式中、Rcは、それぞれ独立に、前記R1〜R11と同じである。Xは前記と同じである。
p1は0〜5の整数、p2は0〜4の整数、p3は0〜3の整数、p4は0〜7の整数である。) - 下記式(1−1)〜(1−3)及び(1−5)のいずれかで表される請求項1に記載の化合物。
(式(1−1)〜(1−3)及び(1−5)において、R1〜R11は前記と同じである。環a〜fは、それぞれ独立に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造である。この環は、さらに置換基を有していてもよく、それら置換基同士が結合して環構造を形成してもよい。さらに有してもよい置換基は、R1〜R11が置換基を表す場合と同じである。なお、前記原子数3以上の環は、さらに置換している置換基の原子数は含まない。) - 下記式(2−2)及び(2−5)のいずれかで表される請求項1に記載の化合物。
(式(2−2)及び(2−5)において、R1、R3、R4及びR7〜R11は前記と同じである。環b及びg〜hは、それぞれ独立に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造である。この環は、さらに置換基を有していてもよく、それら置換基同士が結合して環構造を形成してもよい。さらに有してもよい置換基は、R1〜R11が置換基を表す場合と同じである。なお、前記原子数3以上の環は、さらに置換している置換基の原子数は含まない。) - 下記式(3−1)で表される請求項1に記載の化合物。
(式(3−1)において、R3、R4、R7、R8及びR11は前記と同じである。環b、e及びhは、それぞれ独立に、炭素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子から構成される原子数3以上の環構造である。この環は、さらに置換基を有していてもよく、それら置換基同士が結合して環構造を形成してもよい。さらに有してもよい置換基は、R1〜R11が置換基を表す場合と同じである。なお、前記原子数3以上の環は、さらに置換している置換基の原子数は含まない。) - 前記環a〜fがさらに置換基を有する場合の置換基が、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、−N(R104)(R105)で表される基、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のヘテロアリール基、又は下記の群から選択される基のいずれかである請求項11〜13のいずれかに記載の化合物。
(式中、Rcは、それぞれ独立に、前記R1〜R11と同じである。Xは前記と同じである。
p1は0〜5の整数、p2は0〜4の整数、p3は0〜3の整数、p4は0〜7の整数である。) - 前記環g及びhがさらに置換基を有する場合の置換基が、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基、又は下記の群から選択される基のいずれかである請求項12〜14のいずれかに記載の化合物。
(式中、Rcは、それぞれ独立に、前記R1〜R11と同じである。
p1は0〜5の整数、p2は0〜4の整数、p4は0〜7の整数である。) - 下記式(4−1)〜(4−4)のいずれかで表される請求項1に記載の化合物。
(式(4−1)〜(4−4)において、XはC(R23)(R24)、NR25、O、Sから選ばれる。R1〜R5、R7〜R11、R41〜R48及びR23〜R25は、前記R1〜R11と同じである。) - 下記式(5−1)で表される請求項1に記載の化合物。
(式(5−1)において、XはC(R23)(R24)、NR25、O、Sから選ばれる。R3、R4、R7、R8、R11、R41〜R52及びR23〜R25は、前記R1〜R11と同じである。) - R25は置換もしくは無置換の環形成炭素数6〜50のアリール基である、請求項17に記載の化合物。
- 請求項1〜18のいずれかに記載の化合物を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 有機エレクトロルミネッセンス素子用のドーパント材料である、請求項19に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機薄膜層の少なくとも1層が、請求項1〜18のいずれかに記載の化合物を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層が請求項1〜18のいずれかに記載の化合物を含有する、請求項21に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層が請求項1〜18のいずれかに記載の化合物を0.1〜30質量%含有する、請求項22に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項21〜23のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた電子機器。
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