説明

有機電界発光素子、該素子に用いる化合物、並びに該素子を用いた発光装置、表示装置及び照明装置

【課題】発光効率が高くて、色純度が優れており、駆動劣化に伴う色度変化が小さい有機電界発光素子の提供。
【解決手段】下記一般式で表される化合物を用いた有機電界発光素子。


XはCR,NR等,A〜AはCRまたはN(R,R,R,R,R〜RはH又は置換基を表わす。)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機電界発光素子とそれに用いる化合物に関する。また本発明は、前記有機電界発光素子を用いた発光装置、表示装置または照明装置にも関する。
【背景技術】
【0002】
有機電界発光素子(以下、「素子」、「有機EL素子」ともいう)は、低電圧駆動で高輝度の発光が得られることから活発に研究開発が行われている。有機電界発光素子は、一対の電極間に有機層を有し、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが有機層において再結合し、生成した励起子のエネルギーを発光に利用するものである。有機電界発光素子は、様々な発光波長を有する素子として提供することが可能であり、応答速度が速くて、比較的薄くて軽量であることから、広汎な用途へ応用されることが期待されている。なかでも、色純度が高くて、発光効率が高い有機電界発光素子の開発は、フルカラーディスプレイへの応用等において重要であり、これまでにも種々の開発研究成果が報告されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、広汎な縮環化合物を用いた有機電界発光素子が記載されている。その中には、ピレン骨格に5員環が縮環した化合物を用いた有機電界発光素子の実施例が挙げられており、良好な発光効率で青色発光を実現し、長寿命を達成したことが記載されている。
また、特許文献2にも、ピレン骨格に5員環が縮環した類似化合物を用いた有機電界発光素子が記載されている。特許文献2においても、良好な発光効率で青色発光を実現し、高輝度を達成したことが記載されている。
さらに、ピレン骨格を有する化合物を用いた有機電界発光素子については、これら以外にも幾つかの開発成果が報告されている(例えば特許文献3〜7参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】WO2010/012328号公報
【特許文献2】特開2010−111620号公報
【特許文献3】特開2007−191603号公報
【特許文献4】特開2007−169581号公報
【特許文献5】特開2007−15961号公報
【特許文献6】米国特許第6852429号明細書
【特許文献7】米国特許第7233019号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、本発明者らが検討したところ、上記特許文献1および特許文献2に記載される有機電界発光素子には、発光効率になお改善の余地があることが明らかになった。また、これらの有機電界発光素子の色純度も十分とは言えず、さらに高い色純度を実現する必要があることも明らかになった。さらに、これらの有機電界発光素子を長時間使用し続けると、発光強度が低下する駆動劣化に伴って色度が変化してしまうことも明らかになった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
そこで本発明者らは、発光効率が高くて、色純度が優れており、駆動劣化に伴う色度変化が小さい有機電界発光素子を提供することを目的として鋭意検討を進めた。その結果、特定の構造を有するピレン誘導体を用いれば、上記の課題を解決することができることを見出して、以下に記載される本発明を提供するに至った。
【0007】
[1] 基板と、
該基板上に配置され、陽極及び陰極を含む一対の電極と、
該電極間に配置された有機層とを有し、
前記有機層が、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【化1】

(一般式(1)において、XはCRab(Ra、Rbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよい。)、NRc(Rcは水素原子または置換基を表す。)、O、S、SiRde(Rd、Reはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RdとReは共同して5または6員環を形成していてもよい。)のいずれかを表し、A1〜A4はそれぞれ独立にCRf(Rfは水素原子または置換基を表し、隣り合う2つのCRfは共同して5または6員環を形成していてもよい。)、Nのいずれかを表し、R1〜R8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R8のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。)
[2] 前記一般式(1)において、XはCRab(Ra、Rbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよい。)であることを特徴とする[1]に記載の有機電界発光素子。
[3] 前記一般式(1)において、R1〜R8の少なくとも一つがフッ素原子、アルキル基、シリル基のいずれかを有する置換基であることを特徴とする[1]または[2]に記載の有機電界発光素子。
[4] 前記一般式(1)において、A1〜A4が全てCRf(Rfは水素原子または置換基を表し、隣り合う2つのCRfは共同して5または6員環を形成していてもよい。)であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
[5] 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(2)で表されることを特徴とする[1]に記載の有機電界発光素子。
【化2】

(一般式(2)において、R1〜R12はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R8のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。R9〜R12のうちのいずれか2つは共同して置換または無置換のベンゼン環を形成している。Ra、Rbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよい。)
[6] 前記一般式(2)において、R10が−NRc'd'基(Rc'、Rd'はそれぞれ独立に置換基)であることを特徴とする[5]に記載の有機電界発光素子。
[7] 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(3)で表されることを特徴とする[1]に記載の有機電界発光素子。
【化3】

(一般式(3)において、R1、R4〜R16はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1、R4〜R16のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。Ra、Rb、Ra'、Rb'はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよく、Ra'とRb'は共同して5または6員環を形成していてもよい。)
[8] 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(4)で表されることを特徴とする[1]に記載の有機電界発光素子。
【化4】

(一般式(4)において、R1〜R3、R6〜R12、R17〜R20はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R3、R6〜R12、R17〜R20のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。Ra、Rb、Ra"、Rb"はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよく、Ra"とRb"は共同して5または6員環を形成していてもよい。)
[9] 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(5)で表されることを特徴とする[1]に記載の有機電界発光素子。
【化5】

(一般式(5)において、R3〜R12およびR21〜R24はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R3〜R12およびR21〜R24のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。Ra、Rb、Ra'''およびRb'''はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよく、Ra'''とRb'''は共同して5または6員環を形成していてもよい。)
[10] 前記一般式(1)で表される化合物の分子量が800以下であることを特徴とする[1]〜[9]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
[11] 前記一般式(1)で表される化合物を含む有機層が発光層であることを特徴とする[1]〜[10]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
[12] 前記一般式(1)で表される化合物が発光材料であることを特徴とする[1]〜[11]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
[13] 前記有機層の少なくとも一層に下記一般式(An−1)で表される化合物を含むことを特徴とする[1]〜[12]のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【化6】

(一般式(An−1)中、Ar1、Ar2はそれぞれ独立にアリール基またはヘテロアリール基を表し、R301〜R308はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。R301とR302、R302とR303、R303とR304、R305とR306、R306とR307及びR307とR308は互いに結合して環を形成してもよい。)
[14] 前記一般式(An−1)で表される化合物が、下記(An−2)で表される化合物であることを特徴とする[13]に記載の有機電界発光素子。
【化7】

(一般式(An−2)中、R301〜R318はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。R301とR302、R302とR303、R303とR304、R305とR306、R306とR307、R307とR308、R309とR310、R310とR311、R311とR312、R312とR313、R314とR315、R315とR316、R316とR317及びR317とR318は互いに結合して環を形成してもよい。)
[15] 前記一般式(An−1)で表される化合物を含む少なくとも一層の有機層が前記発光層であることを特徴とする[13]または[14]に記載の有機電界発光素子。
[16] [1]〜[15]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子は、前記有機層の少なくとも一層に下記一般式(P)で表される化合物を含むことが好ましい。
【化8】

(一般式(P)中、RPは、アルキル基(好ましくは炭素数1〜8)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30)、又はヘテロアリール基(好ましくは炭素数4〜12)を表し、これらは前述の置換基群Aから選ばれる置換基を有していても良い。nPは1〜10の整数を表し、RPが複数の場合、それらは同一でも異なっていてもよい。RPのうち少なくとも一つは、下記一般式(P−1)〜(P−5)で表される置換基である。)
【化9】

(一般式(P−1)〜(P−5)中、RP1〜RP5、R’P1〜R’P3、R’P5、R”P3はそれぞれアルキル基(好ましくは炭素数1〜8)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30)、又はヘテロアリール基(好ましくは炭素数4〜12)を表し、これらは前述の置換基群Aから選ばれる置換基を有していても良い。nP1〜nP2、nP4、nP5は0〜4の整数を表し、nP3、nP5は0〜2の整数を表し、RP1〜RP5、R’P1〜R’P3、R’P5、R”P3が複数の場合、それらは同一でも異なっていてもよい。LP1〜LP5は、単結合、アリール環又はヘテロアリール環からなる二価の連結基のいずれかを表す。*は一般式(P)のアントラセン環との結合位を表す。)
[17] [16]に記載の有機電界発光素子は、前記一般式(P)で表される化合物が、RPのうち少なくとも一つとして前記一般式(P−1)で表される置換基を有する化合物であることが好ましい。
[18] [16]に記載の有機電界発光素子は、前記一般式(P)で表される化合物が、RPのうち少なくとも一つとして前記一般式(P−2)で表される置換基を有する化合物であることが好ましい。
[19] [16]に記載の有機電界発光素子は、前記一般式(P)で表される化合物が、RPのうち少なくとも一つとして前記一般式(P−3)で表される置換基を有する化合物であることが好ましい。
[20] [16]に記載の有機電界発光素子は、前記一般式(P)で表される化合物が、RPのうち少なくとも一つとして前記一般式(P−4)で表される置換基を有する化合物であることが好ましい。
[21] [16]に記載の有機電界発光素子は、前記一般式(P)で表される化合物が、RPのうち少なくとも一つとして前記一般式(P−5)で表される置換基を有する化合物であることが好ましい。
[22] 前記一般式(1)で表される化合物を含む有機層が真空蒸着プロセスにて形成されてなることを特徴とする[1]〜[21]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
[23] 前記一般式(1)で表される化合物を含む有機層が湿式プロセスにて形成されてなることを特徴とする[1]〜[21]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【0008】
[24] [1]〜[23]のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いたことを特徴とする発光装置、表示装置または照明装置。
[25] 下記一般式(1)で表される化合物。
【化10】

(一般式(1)において、XはCRab(Ra、Rbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよい。)、NRc(Rcは水素原子または置換基を表す。)、O、S、SiRde(Rd、Reはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RdとReは共同して5または6員環を形成していてもよい。)のいずれかを表し、A1〜A4はそれぞれ独立にCRf(Rfは水素原子または置換基を表し、隣り合う2つのCRfは共同して5または6員環を形成していてもよい。)、Nのいずれかを表し、R1〜R8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R8のうち隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。)
【発明の効果】
【0009】
本発明の有機電界発光素子は、発光効率が高くて、色純度が優れており、駆動劣化に伴う色度変化が小さいという有利な効果を有する。また、本発明の化合物を用いれば、このような優れた有機電界発光素子を容易に製造することができる。さらに、本発明の発光装置、表示装置及び照明装置は、消費電力が小さく、色純度が優れており、長時間使用しても色度が変わりにくいという有利な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明に係る有機電界発光素子の構成の一例を示す概略図である。
【図2】本発明に係る発光装置の一例を示す概略図である。
【図3】本発明に係る照明装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【0012】
[一般式(1)で表される化合物]
本発明の有機電界発光素子は、有機電界発光素子を構成する有機層が下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする。
【化11】

【0013】
一般式(1)において、XはCRab(Ra、Rbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよい。)、NRc(Rcは水素原子または置換基を表す。)、O、S、SiRde(Rd、Reはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RdとReは共同して5または6員環を形成していてもよい。)のいずれかを表し、A1〜A4はそれぞれ独立にCRf(Rfは水素原子または置換基を表し、隣り合う2つのCRfは共同して5または6員環を形成していてもよい。)、Nのいずれかを表し、R1〜R8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R8のうち隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。
【0014】
本発明の有機電界発光素子は、有機層に一般式(1)で表される化合物を含有することにより、発光スペクトルがシャープ化して色度が良好になるという特徴を有する。色度を良好にするためには、発光波長を短くすることが有用であることが知られている。しかしながら、発光材料の発光波長を短くすると、発光材料のS1(最低励起一重項エネルギー準位)が大きくなるため、発光材料のS1とホスト材料のS1との差が小さくなるか、あるいは発光材料のS1よりもホスト材料のS1が大きくなってしまう。このため発光効率が低下するとともに、ホスト材料の副発光が混じって色度が低下するという問題も生じる。これに対して、本発明にしたがって一般式(1)で表される化合物を用いれば、高い発光効率を実現させながら、スペクトルをシャープ化させて色度を向上させることができる。
【0015】
このような一般式(1)で表される化合物の発光スペクトルのシャープ化は、いかなる理論にも拘泥するものでもないが、ピレン環とアリール置換基を縮環することにより構造が剛直になるために、基底状態と励起状態の間の構造変化が一段と小さくなることによるものであると考えられる。
しかしながら、ピレン系化合物はモノマー発光より長波長な会合発光(エキシマー発光)を生じやすいという性質を有しているため、単にピレン環とアリール置換基を縮環するだけでは会合発光を生じて色純度低下を招いてしまいやすい。本発明の一般式(1)で表される化合物は、ピレン環平面から立体的に張り出したRa、Rbがピレン環同士の会合を効果的に抑制するものと考えられる。このため、単にピレン環とアリール置換基を縮環しただけでRa、Rbを有さない従来の縮環化合物と比べて、本発明の一般式(1)で表される化合物はピレン環のより中心部に置換基が張り出す構造を有するため、会合抑制効果が高いものと考えられる。縮環部分のRa、Rb以外にR1〜R8の少なくとも一つがフッ素原子、アルキル基、シリル基のいずれかを有する置換基である場合はさらに会合が起こりにくい。
【0016】
上記のように、従来の縮環化合物を用いて有機電界発光素子を作製すると、長時間使用し続けたときに発光強度が低下する駆動劣化に伴って色度が変化してしまう。このような駆動劣化に伴う色度変化の原因としては、素子電荷バランスの変化による発光位置変化とそれによる光学干渉、駆動に伴う発熱等によるピレン環同士の会合形成、素子駆動による発光材料やホスト材料の化学反応劣化による発光成分生成等が考えられる。このため、駆動劣化に伴う色度変化を防ぐためには、これら全てが起こりにくい材料を提供する必要がある。本発明の一般式(1)で表される化合物は、ホール(酸化)や電子(還元)に対して安定であり、電荷の注入・輸送性が高く、ピレン環同士の会合形成が起こりにくく、素子駆動による化学反応劣化も起こりにくい。このため、駆動劣化に伴う色度変化も起こりにくい。また、本発明の一般式(1)で表される化合物はピレン環同士の会合が起こりにくいため、ホスト材料を用いずに単独で発光層を形成することもできる。
【0017】
以下において、一般式(1)で表される化合物について詳細に説明する。
本発明において、前記一般式(1)の説明における水素原子は同位体(重水素原子等)も含み、またさらに置換基を構成する原子は、その同位体も含んでいることを表す。
本発明において、「置換基」というとき、その置換基はさらに置換されていてもよい。例えば、本発明で「アルキル基」と言う時、フッ素原子で置換されたアルキル基(例えばトリフルオロメチル基)やアリール基で置換されたアルキル基(例えばトリフェニルメチル基)なども含むが、「炭素数1〜6のアルキル基」と言うとき、置換されたものも含めた全ての基として炭素数が1〜6であることを示す。
【0018】
一般式(1)において、XはCRab、NRc、O、S、SiRdeのいずれかを表す。
CRabは、その炭素原子が一般式(1)で表される化合物の環の構成原子となり、RaとRbはその炭素原子に結合する水素原子または置換基を表す。RaとRbは同一であっても異なっていてもよい。また、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよい。NRcは、その窒素原子が一般式(1)で表される化合物の環の構成原子となり、Rcはその窒素原子に結合する水素原子または置換基を表す。SiRdeはその珪素原子が一般式(1)で表される化合物の環の構成原子となり、RdとReはその珪素原子に結合する水素原子または置換基を表す。RdとReは同一であっても異なっていてもよい。また、RdとReは共同して5または6員環を形成していてもよい。
一般式(1)におけるXとしては、CRabがより好ましい。
【0019】
a、Rb、Rd、Reがとりうる置換基(炭素原子上の置換基および珪素原子上の置換基)として、以下の置換基群Aを挙げることができる。Ra、Rb、Rd、Reがとりうる置換基は、好ましくはアルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、フッ素原子である。
《置換基群A》
アルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。)、アミノ基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜10であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、2−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシなどが挙げられる。)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルチオ、2−ベンズイミゾリルチオ、2−ベンズオキサゾリルチオ、2−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環基も包含し、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子であり、具体的にはピリジル、ピラジニル、ピリミジル、ピリダジニル、ピロリル、ピラゾリル、トリアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソキサゾリル、イソチアゾリル、キノリル、フリル、チエニル、セレノフェニル、テルロフェニル、ピペリジル、ピペリジノ、モルホリノ、ピロリジル、ピロリジノ、ベンゾオキサゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基、シロリル基などが挙げられる。)、シリル基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。)、ホスホリル基(例えばジフェニルホスホリル基、ジメチルホスホリル基などが挙げられる。)が挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよく、更なる置換基としては、以上に説明した置換基群Aから選択される基を挙げることができる。また、置換基に置換した置換基は更に置換されてもよく、さらなる置換基としては、以上に説明した置換基群Aから選択される基を挙げることができる。また、置換基に置換した置換基に置換した置換基は更に置換されてもよく、さらなる置換基としては、以上に説明した置換基群Aから選択される基を挙げることができる。
【0020】
cがとりうる置換基(窒素原子上の置換基)として、以下の置換基群Bを挙げることができる。Rcがとりうる置換基は、好ましくはアルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、フッ素原子である。
《置換基群B》
アルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。)、シアノ基、ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環基も包含し、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子であり、具体的にはピリジル、ピラジニル、ピリミジル、ピリダジニル、ピロリル、ピラゾリル、トリアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソキサゾリル、イソチアゾリル、キノリル、フリル、チエニル、セレノフェニル、テルロフェニル、ピペリジル、ピペリジノ、モルホリノ、ピロリジル、ピロリジノ、ベンゾオキサゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基、シロリル基などが挙げられる。)これらの置換基は更に置換されてもよく、更なる置換基としては、前記置換基群Bから選択される基を挙げることができる。また、置換基に置換した置換基は更に置換されてもよく、さらなる置換基としては、以上に説明した置換基群Bから選択される基を挙げることができる。また、置換基に置換した置換基に置換した置換基は更に置換されてもよく、さらなる置換基としては、以上に説明した置換基群Bから選択される基を挙げることができる。
【0021】
aとRb、RdとReは共同して5または6員環を形成していてもよい。形成される5または6員環は、シクロアルキル環、シクロアルケニル環、ヘテロ環のいずれであってもよい。ヘテロ環としては、環を構成する原子の中に、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択されるヘテロ原子を1〜3個含むものを挙げることができる。形成される5または6員環は置換基を有していてもよく、炭素原子上の置換基としては前述の置換基群A、窒素原子上の置換基については置換基群Bが挙げられる。
【0022】
一般式(1)におけるA1〜A4は、それぞれ独立にCRf、Nのいずれかを表す。例えば、A1〜A4が全てCRfである場合を好ましい例として挙げることができる。
CRfは、その炭素原子が一般式(1)で表される化合物の環の構成原子となり、Rfはその炭素原子に結合する水素原子または置換基を表す。Rfがとりうる置換基としては、上記の置換基群Aを挙げることができる。Rfがとりうる置換基は、フッ素原子、アルキル基、シリル基、アリール基、シアノ基、アミノ基のいずれかを有する置換基であることが好ましい。具体的には、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、フッ素原子、シアノ基、ジアリールアミノ基、トリアルキルシリル基を挙げることができる。
一般式(1)におけるA1〜A4のうちの2つ以上がCRfを表すとき、そのうちの隣り合う2つのCRfは共同して5または6員環を形成していてもよい。形成される5または6員環は、シクロアルケニル環、ベンゼン環、ヘテロアリール環のいずれであってもよい。ヘテロアリール環としては、環を構成する原子の中に、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択されるヘテロ原子を1〜3個含むものを挙げることができる。具体的には、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、チオフェン環、フラン環などを例示することができる。形成される5または6員環は置換基を有していてもよく、炭素原子上の置換基としては上記の置換基群Aが挙げられ、窒素原子上の置換基については上記の置換基群Bが挙げられる。
【0023】
一般式(1)におけるR1〜R8は、それぞれ独立に水素原子または置換基を表す。置換基としては上記の置換基群Aが挙げられる。なかでも、R1〜R8の少なくとも一つがフッ素原子、アルキル基、シリル基のいずれかを有する置換基であることが好ましい。具体的には、フッ素原子、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アルコキシ基、トリアルキルシリル基を挙げることができる。R1〜R8のうち隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。形成される5または6員環は、シクロアルケニル環、ベンゼン環、ヘテロアリール環のいずれであってもよい。ヘテロアリール環としては、環を構成する原子の中に、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群より選択されるヘテロ原子を1〜3個含むものを挙げることができる。具体的には、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、チオフェン環、フラン環などを例示することができる。形成される5または6員環は置換基を有していてもよく、炭素原子上の置換基としては上記の置換基群Aが挙げられ、窒素原子上の置換基については上記の置換基群Bが挙げられる。
【0024】
一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。
【化12】

【0025】
一般式(2)において、R1〜R12はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R8のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。R9〜R12のうちのいずれか2つは共同して置換または無置換のベンゼン環を形成している。Ra、Rbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよい。
一般式(2)において、R1〜R12はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、Ra、Rbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R9〜R12のうちのいずれか2つで共同して置換または無置換のベンゼン環を形成している。
一般式(2)におけるR1〜R8の説明と好ましい範囲は、一般式(1)におけるR1〜R8の説明と好ましい範囲と同じである。一般式(2)におけるRaおよびRbの説明と好ましい範囲は、一般式(1)の説明中におけるRaおよびRbの説明と好ましい範囲と同じである。一般式(2)におけるR9〜R12が水素原子または置換基を表すとき、それらの説明と好ましい範囲は一般式(1)におけるR1〜R8の説明と好ましい範囲と同じである。一般式(2)のR9〜R12のいずれか2つは共同して置換または無置換のベンゼン環を形成している。R9とR10が共同して置換または無置換のベンゼン環を形成している場合と、R10とR11が共同して置換または無置換のベンゼン環を形成している場合を好ましい例として挙げることができる。これらのベンゼン環は、さらに置換基群Aの置換基などで置換されていてもよく、またさらにベンゼン環等が縮合していてもよい。
一般式(2)において、R10が−NRc'd'基(Rc'、Rd'はそれぞれ独立に置換基)であることが、発光波長および発光効率の観点から好ましい。Rc'およびRd'はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表すことが好ましく、互いに結合して環を形成していてもよい。Rc'およびRd'はそれぞれ独立にアリール基またはヘテロアリール基であることがより好ましく、アリール基であることが特に好ましく、炭素数6〜10のアリール基であることがより特に好ましく、フェニル基または2−ナフチル基であることがよりさらに特に好ましい。Rc'およびRd'はさらなる置換基を有していてもよく、さらなる置換基としては、アルキル基、アリール基またはフッ素原子が好ましく、炭素数1〜5のアルキル基、フェニル基またはフッ素原子がより好ましく、メチル基が特に好ましい。Rc'およびRd'がさらなる置換基を有する場合のさらなる置換基の個数は、Rc'およびRd'あたり、1〜3個であることが好ましく、1または2個であることがより好ましく、1個であることが特に好ましい。
【0026】
一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(3)で表される化合物であることが好ましい。
【化13】

【0027】
一般式(3)において、R1、R4〜R16はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1、R4〜R16のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。Ra、Rb、Ra' 、Rb'はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよく、Ra'とRb'は共同して5または6員環を形成していてもよい。
一般式(3)におけるR1、R4〜R16の説明と好ましい範囲は、一般式(1)におけるR1〜R8の説明と好ましい範囲と同じである。一般式(3)におけるRa、Rb、Ra' 、Rb'の説明と好ましい範囲は、一般式(1)の説明中におけるRaおよびRbの説明と好ましい範囲と同じである。
【0028】
一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(4)で表される化合物であることが好ましい。
【化14】

【0029】
一般式(4)において、R1〜R3、R6〜R12、R17〜R20はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R3、R6〜R12、R17〜R20のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。Ra、Rb、Ra" 、Rb"はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよく、Ra"とRb"は共同して5または6員環を形成していてもよい。
一般式(4)におけるR1〜R3、R6〜R12、R17〜R20の説明と好ましい範囲は、一般式(1)におけるR1〜R8の説明と好ましい範囲と同じである。一般式(4)におけるRa、Rb、Ra" 、Rb"の説明と好ましい範囲は、一般式(1)の説明中におけるRaおよびRbの説明と好ましい範囲と同じである。
【0030】
一般式(1)で表される化合物は、下記一般式(5)で表されることが好ましい。
【化15】

一般式(5)において、R3〜R12およびR21〜R24はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R3〜R12およびR21〜R24のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。Ra、Rb、Ra'''およびRb'''はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよく、Ra'''とRb'''は共同して5または6員環を形成していてもよい。
一般式(5)におけるR3〜R12およびR21〜R24の説明と好ましい範囲は、一般式(1)におけるR1〜R8の説明と好ましい範囲と同じである。一般式(4)におけるRa、Rb、Ra'''およびRb'''の説明と好ましい範囲は、一般式(1)の説明中におけるRaおよびRbの説明と好ましい範囲と同じである。
【0031】
一般式(1)で表される化合物を発光材料として用いるとき、有機電界発光素子の極大発光波長は通常400nm〜480nmとなる。好ましくは420nm〜470nmであり、さらに好ましくは430nm〜460nmである。本発明では、一般式(1)で表される化合物として、特に一般式(2)〜(4)で表される化合物を採用すると、有機電界発光素子の極大発光波長がおよそ430nm〜460nmとなり、特に色純度の高い青色発光が得られるため好ましい。
【0032】
一般式(1)で表される化合物は、分子量が800以下であることが好ましく、700以下であることがより好ましく、600以下であることがさらに好ましい。分子量を低くすることによって、昇華温度を低くすることができるため、蒸着時における化合物の熱分解を防ぐことができる。また、蒸着時間を短縮して、蒸着に必要なエネルギーを抑えることもできる。
【0033】
一般式(1)で表される化合物の具体例を以下に示すが、本発明で用いることができる一般式(1)で表される化合物は、これらの具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【0034】
【化16】

【0035】
【化17】

【0036】
【化18】

【0037】
【化19】

【0038】
【化20】

【0039】
【化21】

【0040】
上記一般式(1)で表される化合物は、特開2010−111620号公報、WO2010/012328号公報、韓国特許公開第2010−0112903号公報等に記載の方法や、その他公知の反応を組み合わせて合成することができる。また、例えば以下のスキームにより合成することが可能である。
【化22】

【0041】
各種置換基を有する合成中間体Aは公知の反応を組み合わせて合成できる。例えば、R1、R6に置換基を有する化合物は、特開2008−101182号公報、特開2008−127291号公報等に記載の方法で合成できる。R2、R5、R7に置換基を有する化合物は、WO2005/108348号公報、特開2006−176494号公報、特開2009−4351号公報、特開2009−35516号公報等に記載の方法で合成できる。R3、R4、R8に置換基を有する化合物は特開2008−127291号公報等に記載の方法で合成できる。工程1〜4(4’)の反応条件は、WO2010/012328号公報等を参考にすることができる。また、R1〜R8は合成中間体A〜E(E’)のいずれの段階で導入してもよい。
合成後、カラムクロマトグラフィー、再結晶等による精製を行った後、昇華精製により精製することが好ましい。昇華精製により、有機不純物を分離できるだけでなく、無機塩や残留溶媒等を効果的に取り除くことができる。
【0042】
前記一般式(1)で表される化合物を用いる発光材料として用いる場合、その極大発光波長は、400〜480nmであることが好ましく、420〜470nmであることがより好ましく、430〜460nmであることがさらに好ましく、440〜460nmであることが最も好ましい。
【0043】
[有機電界発光素子]
本発明の有機電界発光素子は、基板と、該基板上に配置され、陽極及び陰極を含む一対の電極と、該電極間に配置された有機層とを有し、前記有機層が一般式(1)で表される化合物を含むことを特徴とする。
本発明の有機電界発光素子の構成は、特に制限されることはない。図1に、本発明の有機電界発光素子の構成の一例を示す。図1の有機電界発光素子10は、基板2上に、一対の電極(陽極3と陰極9)の間に有機層を有する。
有機電界発光素子の素子構成、基板、陰極及び陽極については、例えば、特開2008−270736号公報に詳述されており、該公報に記載の事項を本発明に適用することができる。
以下、本発明の有機電界発光素子の好ましい態様について、基板、電極、有機層、保護層、封止容器、駆動方法、発光波長、用途の順で詳細に説明する。
【0044】
<基板>
本発明の有機電界発光素子は、基板を有する。
本発明で使用する基板としては、有機層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
【0045】
<電極>
本発明の有機電界発光素子は、前記基板上に配置され、陽極及び陰極を含む一対の電極を有する。
発光素子の性質上、一対の電極である陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明若しくは半透明であることが好ましい。
【0046】
(陽極)
陽極は、通常、有機層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
【0047】
(陰極)
陰極は、通常、有機層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
【0048】
<有機層>
本発明の有機電界発光素子は、前記電極間に配置された有機層を有し、前記有機層が一般式(1)で表される化合物を含むことを特徴とする。
前記有機層は、特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、前記透明電極上に又は前記半透明電極上に形成されるのが好ましい。この場合、有機層は、前記透明電極又は前記半透明電極上の全面又は一面に形成される。
有機層の形状、大きさ、及び厚み等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
以下、本発明の有機電界発光素子における、有機層の構成、有機層の形成方法、有機層を構成する各層の好ましい態様および各層に使用される材料について順に説明する。
【0049】
(有機層の構成)
本発明の有機電界発光素子では、前記有機層が、電荷輸送層を含むことが好ましい。前記電荷輸送層とは、有機電界発光素子に電圧を印加した際に電荷移動が起こる層をいう。具体的には正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層又は電子注入層が挙げられる。前記電荷輸送層が正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層又は発光層であれば、低コストかつ高効率な有機電界発光素子の製造が可能となる。
【0050】
前記一般式(1)で表される化合物は、有機電界発光素子の陰極と陽極の間のいずれの有機層に含有されてもよい。
前記一般式(1)で表される化合物を含有してもよい有機層としては、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、励起子ブロック層、電荷ブロック層(正孔ブロック層、電子ブロック層など)などを挙げることができ、好ましくは、発光層、励起子ブロック層、電荷ブロック層、電子輸送層、電子注入層のいずれかであり、より好ましくは発光層、励起子ブロック層、電荷ブロック層、又は電子輸送層であり、更に好ましくは発光層である。
【0051】
前記一般式(1)で表される化合物が発光層に含有される場合、一般式(1)で表される化合物は発光層の全質量に対して0.1〜100質量%含まれることが好ましく、1〜50質量%含まれることがより好ましく、2〜20質量%含まれることがより好ましい。
【0052】
前記一般式(1)で表される化合物が発光層以外の有機層に含有される場合、一般式(1)で表される化合物は有機層の全質量に対して70〜100質量%含まれることが好ましく、80〜100質量%含まれることがより好ましく、90〜100質量%含まれることがさらに好ましい。
【0053】
(有機層の形成方法)
本発明の有機電界発光素子において、各有機層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法、スピンコート法、バーコート法等の湿式製膜法(溶液塗布法)のいずれによっても好適に形成することができる。
本発明の有機電界発光素子は、前記一対の電極間に配置された有機層が、少なくとも一層の前記一般式(1)で表される化合物を含む組成物の蒸着により形成されていることが好ましい。
【0054】
(発光層)
発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。但し、本発明における前記発光層は、このようなメカニズムによる発光に必ずしも限定されるものではない。
【0055】
本発明の有機電界発光素子における前記発光層は、前記発光材料のみで構成されていてもよく、ホスト材料と前記発光材料の混合層とした構成でもよい。前記発光材料の種類は一種であっても二種以上であってもよい。前記ホスト材料は電荷輸送材料であることが好ましい。前記ホスト材料は一種であっても二種以上であってもよく、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。更に、前記発光層は、電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいてもよい。
【0056】
また、発光層は一層であっても二層以上の多層であってもよく、それぞれの層に同じ発光材料やホスト材料を含んでもよいし、層毎に異なる材料を含んでもよい。発光層が複数の場合、それぞれの発光層が異なる発光色で発光してもよい。
【0057】
発光層の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、2nm〜500nmであるのが好ましく、中でも、外部量子効率の観点で、3nm〜200nmであるのがより好ましく、5nm〜100nmであるのが更に好ましい。
【0058】
本発明の有機電界発光素子は、前記発光層が前記一般式(1)で表される化合物を含有することが好ましい態様であり、前記発光層の発光材料として前記一般式(1)で表される化合物を用いることがより好ましい態様である。ここで、本明細書中、ホスト材料とは、発光層において主に電荷の注入、輸送を担う化合物であり、また、それ自体は実質的に発光しない化合物のことである。ここで「実質的に発光しない」とは、該実質的に発光しない化合物からの発光量が好ましくは素子全体での全発光量の5%以下であり、より好ましくは3%以下であり、更に好ましくは1%以下であることを言う。前記一般式(1)で表される化合物は、発光層のホスト材料として用いてもよい。
【0059】
(発光材料)
本発明の有機電界発光素子では、前記一般式(1)で表される化合物を発光材料とすることが好ましいが、その場合であっても前記一般式(1)で表される化合物とは別の発光材料を組み合わせて用いることが可能である。また、本発明の有機電界発光素子において、前記一般式(1)で表される化合物を発光層のホスト材料として使用する場合や、発光層以外の有機層に用いる場合にも、前記一般式(1)で表される化合物とは別の発光材料を発光層に用いる。
本発明において用いることができる発光材料は、燐光発光材料、蛍光発光材料等のいずれであってもよい。また、本発明における発光層は、色純度を向上させたり、発光波長領域を広げたりするために、2種類以上の発光材料を含有することができる。
【0060】
本発明の有機電界発光素子に用いることができる蛍光発光材料や燐光発光材料については、例えば、特開2008−270736号公報の段落番号[0100]〜[0164]、特開2007−266458号公報の段落番号[0088]〜[0090]に詳述されており、これら公報の記載の事項を本発明に適用することができる。
本発明に使用できる燐光発光材料としては、例えば、米国特許第6303238号明細書、米国特許第6097147号明細書、WO00/57676号公報、WO00/70655号公報、WO01/08230号公報、WO01/39234号公報、WO01/41512号公報、WO02/02714号公報、WO02/15645号公報、WO02/44189号公報、WO05/19373号公報、特開2001−247859号公報、特開2002−302671号公報、特開2002−117978号公報、特開2003−133074号公報、特開2002−235076号公報、特開2003−123982号公報、特開2002−170684号公報、欧州特許公開第1211257号公報、特開2002−226495号公報、特開2002−234894号公報、特開2001−247859号公報、特開2001−298470号公報、特開2002−173674号公報、特開2002−203678号公報、特開2002−203679号公報、特開2004−357791号公報、特開2006−256999号公報、特開2007−19462号公報、特開2007−84635号公報、特開2007−96259号公報等の特許文献に記載の燐光発光化合物などが挙げられ、中でも、更に好ましい発光材料としては、Ir錯体、Pt錯体、Cu錯体、Re錯体、W錯体、Rh錯体、Ru錯体、Pd錯体、Os錯体、Eu錯体、Tb錯体、Gd錯体、Dy錯体、及びCe錯体等の燐光発光性金属錯体化合物が挙げられる。特に好ましくは、Ir錯体、Pt錯体、又はRe錯体であり、中でも金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含むIr錯体、Pt錯体、又はRe錯体が好ましい。更に、発光効率、駆動耐久性、色度等の観点で、Ir錯体、Pt錯体が特に好ましく、Ir錯体が最も好ましい。
【0061】
本発明に使用できる蛍光発光材料の種類は特に限定されるものではないが、例えば、ベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタルイミド、クマリン、ピラン、ペリノン、オキサジアゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエン、スチリルアミン、縮合多環芳香族化合物(アントラセン、フェナントロリン、ピレン、ペリレン、ルブレン、又はペンタセンなど)、8−キノリノールの金属錯体、ピロメテン錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン、及びこれらの誘導体などを挙げることができる。
【0062】
その他に、特開2010−111620の[0082]に記載される化合物を発光材料として用いることもできる。
本発明の有機電界発光素子における発光層は、発光材料のみで構成されていてもよく、ホスト材料と発光材料の混合層とした構成でもよい。発光材料の種類は一種であっても二種以上であっても良い。ホスト材料は電荷輸送材料であることが好ましい。ホスト材料は一種であっても二種以上であってもよく、例えば、電子輸送性のホスト材料と正孔輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。更に、発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいてもよい。
また、発光層は一層であっても二層以上の多層であってもよく、それぞれの層に同じ発光材料やホスト材料を含んでもよいし、層毎に異なる材料を含んでもよい。発光層が複数の場合、それぞれの発光層が異なる発光色で発光してもよい。
【0063】
(ホスト材料)
ホスト材料とは、発光層において主に電荷の注入、輸送を担う化合物であり、また、それ自体は実質的に発光しない化合物のことである。ここで「実質的に発光しない」とは、該実質的に発光しない化合物からの発光量が好ましくは素子全体での全発光量の5%以下であり、より好ましくは3%以下であり、更に好ましくは1%以下であることを言う。
【0064】
本発明の有機電界発光素子に用いることのできるホスト材料としては、例えば、以下の化合物を挙げることができる。
ピロール、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、イミダゾール、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、ポルフィリン系化合物、縮環芳香族炭化水素化合物(フルオレン、ナフタレン、フェナントレン、トリフェニレン等)、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、8−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体及びそれらの誘導体(置換基や縮環を有していてもよい)等を挙げることができる。その他に、特開2010−111620の[0081]や[0083]に記載される化合物を用いることもできる。
これらのうち、カルバゾール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、アリールアミン、縮環芳香族炭化水素化合物、金属錯体が好ましく、縮環芳香族炭化水素化合物が安定であるために特に好ましい。縮環芳香族炭化水素化合物としてはナフタレン系化合物、アントラセン系化合物、フェナントレン系化合物、トリフェニレン系化合物、ピレン系化合物が好ましく、アントラセン系化合物、ピレン系化合物がより好ましく、アントラセン系化合物が特に好ましい。アントラセン系化合物としては、WO2010/134350号公報の[0033]〜[0064]に記載のものが特に好ましく、例えば後掲の化合物H−1やH−2を挙げることができる。
【0065】
本発明の発光素子は、ホスト材料として下記一般式(An−1)で表される化合物を含有することが好ましい。
【化23】

(一般式(An−1)中、Ar1、Ar2はそれぞれ独立にアリール基またはヘテロアリール基を表し、R301〜R308はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。R301とR302、R302とR303、R303とR304、R305とR306、R306とR307及びR307とR308は互いに結合して環を形成してもよい。)
【0066】
一般式(An−1)中、Ar1およびAr2が表すアリール基としては、炭素数6〜36のアリール基であることが好ましく、炭素数6〜18のアリール基であることがより好ましく、炭素数6〜14のアリール基であることが特に好ましく、フェニル基またはナフチル基であることがより特に好ましい。
Ar1およびAr2が表すヘテロアリール基としては、環員数5〜20のヘテロアリール基であることが好ましく、環員数5〜13のヘテロアリール基であることがより好ましい。Ar1およびAr2が表すヘテロアリール基に含まれるヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が好ましく、窒素原子がより好ましい。Ar1およびAr2が表すヘテロアリール基中に含まれるヘテロ原子の数は、1〜3個であることが好ましく、1または2個であることがより好ましく、1個であることが特に好ましい。Ar1およびAr2が表すヘテロアリール基としては、ピリジル基、カルバゾリル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチオフェニル基であることが特に好ましい。
Ar1およびAr2として好ましくはフェニル基、ナフチル基、ピリジル基、カルバゾリル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチオフェニル基、およびこれらを組み合わせてなる基である。Ar1およびAr2はその中でもフェニル基またはナフチル基であることがより好ましく、Ar1およびAr2のうち少なくとも一方が置換または無置換のフェニル基であることが特に好ましい。
Ar1、Ar2はさらに置換基を有していてもよく、該置換基としてはアリール基、ヘテロアリール基、フッ素原子、アルキル基(炭素数1〜4であることが好ましい)、アルケニル基、シリル基、シアノ基を挙げることができる。
【0067】
一般式(An−1)中、R301〜R308が表す置換基としては、アリール基、ヘテロアリール基、フッ素原子、アルキル基、シリル基、シアノ基およびこれらを組み合わせてなる基を挙げることができ、好ましくは、フェニル基、ナフチル基、ピリジル基、カルバゾリル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチオフェニル基、フッ素原子、アルキル基、シリル基、シアノ基、およびこれらを組み合わせてなる基であり、フェニル基、ナフチル基、炭素数1〜5のアルキル基(tert−ブチル基であることが特に好ましい)であることがより好ましい。
一般式(An−1)中、R301〜R308はさらに置換基を有していてもよく、該置換基としてはアリール基、ヘテロアリール基およびアルキル基を挙げることができ、アリール基およびヘテロアリール基が好ましく、炭素数6〜18のアリール基がより好ましい。
一般式(An−1)中、R301〜R308に含まれる置換基の数は0〜4個であることが好ましく、0または2個であることがより好ましく、0または1個であることが特に好ましく、0個であることがより特に好ましい。
一般式(An−1)中、R301〜R308に含まれる置換基の位置はR302、R303、R306またはR307であることが好ましく、R302およびR303のいずれか一方またはR306およびR307のいずれか一方であることがより好ましい。
一般式(An−1)中、R301とR302、R302とR303、R303とR304、R305とR306、R306とR307及びR307とR308は互いに結合して環を形成してもよいが、これらは互いに結合して環を形成しないことが好ましい。
【0068】
前記一般式(An−1)で表される化合物は、下記(An−2)で表される化合物であることが好ましい。
【化24】

(一般式(An−2)中、R301〜R318はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。R301とR302、R302とR303、R303とR304、R305とR306、R306とR307、R307とR308、R309とR310、R310とR311、R311とR312、R312とR313、R314とR315、R315とR316、R316とR317及びR317とR318は互いに結合して環を形成してもよい。)
【0069】
一般式(An−2)におけるR301〜R308の好ましい範囲は、前記一般式(An−1)におけるR301〜R308の好ましい範囲と同様である。
【0070】
一般式(An−2)におけるR309〜R318が表す置換基としては、アリール基、ヘテロアリール基、フッ素原子、アルキル基、シリル基、シアノ基およびこれらを組み合わせてなる基を挙げることができ、炭素数6〜18のアリール基、環員数5〜20のヘテロアリール基、フッ素原子、アルキル基、アルケニル基、シリル基、シアノ基およびこれらを組み合わせてなる基であり、より好ましくは、フェニル基、ナフチル基、ピリジル基、カルバゾリル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチオフェニル基、フッ素原子、アルキル基、アルケニル基、シリル基、シアノ基、およびこれらを組み合わせてなる基であり、特に好ましくはフェニル基、ナフチル基、カルバゾリル基である。
一般式(An−1)中、R309〜R318はさらに置換基を有していてもよく、該置換基としてはアリール基、アルキル基、フッ素原子などを挙げることができ、該置換基どうしが互いに結合して環を形成してもよい。
一般式(An−1)中、R309〜R318に含まれる置換基の数は0〜4個であることが好ましく、0または2個であることがより好ましく、0または1個であることが特に好ましく、0個であることがより特に好ましい。
一般式(An−1)中、R309〜R318に含まれる置換基の位置に特に制限はないが、置換基を有する場合はR311およびR316のうち少なくとも一方に有することが好ましい。
一般式(An−1)中、R309とR310、R310とR311、R311とR312、R312とR313、R314とR315、R315とR316、R316とR317及びR317とR318は互いに結合して環を形成してもよく、形成される環は5または6員環であることが好ましく、5員環であることがより好ましい。
【0071】
前記一般式(An−1)で表される化合物の具体例を以下に示すが、本発明で用いることができる一般式(An−1)で表される化合物は、これらの具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【0072】
【化25】

【0073】
【化26】

【0074】
【化27】

【0075】
【化28】

【0076】
本発明の有機電界発光素子における発光層において用いることができるホスト材料としては、正孔輸送性ホスト材料であっても、電子輸送性ホスト材料であってもよい。
【0077】
発光層において、前記ホスト材料の膜状態での一重項最低励起エネルギー(S1エネルギー)が、前記発光材料のS1エネルギーより高いことが色純度、発光効率、駆動耐久性の点で好ましい。ホスト材料のS1が発光材料のS1より0.1eV以上大きいことが好ましく、0.2eV以上大きいことがより好ましく、0.3eV以上大きいことが更に好ましい。
ホスト材料の膜状態でのS1が発光材料のS1より小さいと発光を消光してしまうためホスト材料には発光材料より大きなS1が求められる。また、ホスト材料のS1が発光材料より大きい場合でも、両者のS1差が小さい場合には一部、発光材料からホスト材料への逆エネルギー移動が起こるため、効率低下や色純度低下、耐久性低下の原因となる。従って、S1が十分に大きく、化学的安定性及びキャリア注入・輸送性の高いホスト材料が求められる。
【0078】
また、本発明の有機電界発光素子における発光層におけるホスト化合物の含有量は、特に限定されるものではないが、発光効率、駆動電圧の観点から、発光層を形成する全化合物質量に対して15〜95質量%であることが好ましい。発光層に、一般式(1)で表される化合物を含む複数種類のホスト化合物を含む場合、一般式(1)で表される化合物は全ホスト化合物中50〜99質量%以下であることが好ましい。
【0079】
(その他の層)
本発明の有機電界発光素子は、前記発光層以外のその他の層を有していてもよい。
前記有機層が有していてもよい前記発光層以外のその他の有機層として、正孔注入層、正孔輸送層、ブロック層(正孔ブロック層、励起子ブロック層など)、電子輸送層などが挙げられる。前記具体的な層構成として、下記が挙げられるが本発明はこれらの構成に限定されるものではない。
・陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ブロック層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極。
本発明の有機電界発光素子は、(A)前記陽極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層を少なくとも一層含むことが好ましい。前記(A)前記陽極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層としては、陽極側から正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層を挙げることができる。
本発明の有機電界発光素子は、(B)前記陰極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層少なくとも一層含むことが好ましい。前記(B)前記陰極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層としては、陰極側から電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層を挙げることができる。
具体的には、本発明の有機電界発光素子の好ましい態様の一例は、図1に記載される態様であり、前記有機層として、陽極側3から正孔注入層4、正孔輸送層5、発光層6、正孔ブロック層7及び電子輸送層8がこの順に積層されている態様である。
以下、これら本発明の有機電界発光素子が有していてもよい前記発光層以外のその他の層について、説明する。
【0080】
(A)陽極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層
まず、(A)前記陽極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層について説明する。
【0081】
(A−1)正孔注入層、正孔輸送層
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。
【0082】
本発明の発光素子は、発光層と陽極の間に少なくとも一層の有機層を含むことが好ましく、該有機層に、下記一般式(Sa−1)、一般式(Sb−1)、一般式(Sc−1)で表される化合物の内、少なくとも一種の化合物を含有することが好ましい。
【0083】
【化29】

(式中、Xは、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキレン基、置換または無置換の炭素数2〜30のアルケニレン基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリーレン基、置換または無置換の炭素数2〜30のヘテロアリーレン基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環基、あるいは、これらの基を組み合わせてなる基を表す。RS1、RS2、RS3は、各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、ヒドロキシ基、シアノ基、あるいは、置換または無置換のアミノ基を表す。隣接するRS1、RS2、RS3同士が互いに結合し、飽和炭素環または不飽和炭素環を形成してもよい。ArS1、ArS2は、各々独立に、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、あるいは、置換または無置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基を表す。)
【化30】

(式中、RS4、RS5、RS6およびRS7は、各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、ヒドロキシ基、シアノ基、あるいは、置換または無置換のアミノ基を表す。隣接するRS4、RS5、RS6およびRS7同士が互いに結合し、飽和炭素環または不飽和炭素環を形成してもよい。ArS3は、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、あるいは、置換または無置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基を表す。)
【化31】

(式中、RS8およびRS9は各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環基、あるいは、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基を表す。RS10は置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環基、あるいは、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基を表す。RS11およびRS12は、各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、ヒドロキシ基、シアノ基、あるいは、置換または無置換のアミノ基を表す。隣接するRS11およびRS12同士が互いに結合し、飽和炭素環または不飽和炭素環を形成してもよい。ArS4は、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基または置換、あるいは、無置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基を表す。YS1、YS2は各々独立に、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキレン基、あるいは、置換または無置換の炭素数6〜30のアリーレン基を表す。nおよびmは各々独立に0〜5の整数を表す。)
【0084】
前記一般式(Sa−1)について説明する。
前記一般式(Sa−1)中、Xは、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキレン基、置換または無置換の炭素数2〜30のアルケニレン基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリーレン基、置換または無置換の炭素数2〜30のヘテロアリーレン基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環基、あるいは、これらの基を組み合わせてなる基を表す。Xとして好ましくは、置換または無置換の炭素数6〜30のアリーレン基であり、より好ましくは、置換または無置換のフェニレン、置換または無置換のビフェニレン、および、置換または無置換のナフチレンであり、さらに好ましくは置換または無置換のビフェニレンである。
S1、RS2、RS3は、各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、ヒドロキシ基、シアノ基、あるいは、置換または無置換のアミノ基を表す。隣接するRS1、RS2、RS3同士が互いに結合し、飽和炭素環または不飽和炭素環を形成してもよい。前記飽和炭素環または当該不飽和炭素環の例としては、ナフタレン、アズレン、アントラセン、フルオレン、フェナレンなどがある。RS1、RS2、RS3として好ましくは、水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、および、シアノ基であり、より好ましくは水素原子である。
ArS1、ArS2は、各々独立に、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、あるいは、置換または無置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基を表す。ArS1、ArS2として好ましくは、置換または無置換のフェニル基である。
【0085】
次に前記一般式(Sb−1)について説明する。
前記一般式(Sb−1)中、RS4、RS5、RS6およびRS7は、各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環、または置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、ヒドロキシ基、シアノ基、あるいは、置換または無置換のアミノ基を表す。隣接するRS4、RS5、RS6およびRS7同士が互いに結合し、飽和炭素環または不飽和炭素環を形成してもよい。前記飽和炭素環または当該不飽和炭素環の例としては、ナフタレン、アズレン、アントラセン、フルオレン、フェナレンなどがある。RS4、RS5、RS6およびRS7として好ましくは、水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、および、シアノ基であり、より好ましくは水素原子である。
ArS3は、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、あるいは、置換または無置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基を表す。ArS3として好ましくは、置換または無置換のフェニル基である。
【0086】
次に前記一般式(Sc−1)について説明する。
前記一般式(Sc−1)中、RS8およびRS9は各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環基、あるいは、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基を表す。RS8およびRS9として好ましくは、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、および、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基であり、より好ましくは、メチル基およびフェニル基である。RS10は置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環基、あるいは、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基を表す。RS10として好ましくは置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基であり、より好ましくはフェニル基である。RS11およびRS12は、各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、ヒドロキシ基、シアノ基、あるいは、置換または無置換のアミノ基を表す。隣接するRS11およびRS12同士が互いに結合し、飽和炭素環または不飽和炭素環を形成してもよい。前記飽和炭素環または当該不飽和炭素環の例としては、ナフタレン、アズレン、アントラセン、フルオレン、フェナレンなどがある。RS11およびRS12として好ましくは、水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、および、シアノ基であり、より好ましくは水素原子である。ArS4は、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、あるいは、置換または無置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基を表す。YS1、YS2は置換または無置換の炭素数1〜30のアルキレン、あるいは、置換または無置換の炭素数6〜30のアリーレンを表す。YS1、YS2として好ましくは、置換または無置換の炭素数6〜30のアリーレンであり、より好ましくは置換または無置換のフェニレンである。nは0〜5の整数であり、好ましくは0〜3、より好ましくは0〜2、さらに好ましくは0である。mは0〜5の整数であり、好ましくは0〜3、より好ましくは0〜2、さらに好ましくは1である。
【0087】
前記一般式(Sa−1)は、好ましくは下記一般式(Sa−2)で表される化合物である。
【0088】
【化32】

(式中、RS1、RS2、RS3は、各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、ヒドロキシ基、シアノ基、あるいは、置換または無置換のアミノ基を表す。隣接するRS1、RS2、RS3同士が互いに結合し、飽和炭素環または不飽和炭素環を形成してもよい。QSaは各々独立に、水素原子、シアノ基、フッ素原子、炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素数2〜30の複素環、あるいは、置換または非置換のアミノ基を表す。)
【0089】
前記一般式(Sa−2)について説明する。RS1、RS2、RS3は一般式(Sa−1)中のそれらと同義であり、また好ましい範囲も同様である。QSaは各々独立に、水素原子、シアノ基、フッ素原子、炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素数2〜30の複素環、あるいは、置換または非置換のアミノ基を表す。QSaとして好ましくは、水素原子、シアノ基、フッ素原子、置換または非置換の炭素数1〜30のアルキル基、および、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、より好ましくは水素原子、および、置換または非置換の炭素数1〜30のアルキル基であり、さらに好ましくは水素原子である。
【0090】
前記一般式(Sb−1)は、好ましくは下記一般式(Sb−2)で表される化合物である。
【0091】
【化33】

(式中、RS4、RS5、RS6およびRS7は、各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、ヒドロキシ基、シアノ基、あるいは、置換または無置換のアミノ基を表す。隣接するRS4、RS5、RS6およびRS7同士が互いに結合し、飽和炭素環または不飽和炭素環を形成してもよい。QSbは、水素原子、シアノ基、フッ素原子、炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素数2〜30の複素環、あるいは、置換または非置換のアミノ基を表す。)
【0092】
前記一般式(Sb−2)について説明する。RS4、RS5、RS6およびRS7は一般式(Sb−1)中のそれらと同義であり、また好ましい範囲も同様である。QSaは、水素原子、シアノ基、フッ素原子、炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素数2〜30の複素環、あるいは、置換または非置換のアミノ基を表す。QSaとして好ましくは、水素原子、シアノ基、フッ素原子、置換または非置換の炭素数1〜30のアルキル基、および、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、より好ましくは水素原子、および、置換または非置換の炭素数1〜30のアルキル基であり、さらに好ましくは水素原子である。
【0093】
前記一般式(Sc−1)は、好ましくは下記一般式(Sc−2)で表される化合物である。
【0094】
【化34】

(式中、RS8およびRS9は各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環基、あるいは、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基を表す。RS10は置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環基、あるいは、置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基を表す。RS11およびRS12は、各々独立に水素原子、置換または無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または無置換の炭素数2〜30の複素環、または置換または無置換の炭素数5〜30の縮合多環基、ヒドロキシ基、シアノ基、あるいは、置換または無置換のアミノ基を表す。隣接するRS11およびRS12同士が互いに結合し、飽和炭素環または不飽和炭素環を形成してもよい。QScは、水素原子、シアノ基、フッ素原子、炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素数2〜30の複素環、あるいは、置換または非置換のアミノ基を表す。)
【0095】
前記一般式(Sc−2)について説明する。RS8、RS9、RS10、RS11およびRS12は一般式(Sc−1)中のそれらと同義であり、また好ましい範囲も同様である。QScは、水素原子、シアノ基、フッ素原子、炭素数1〜30のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数1〜30のアルキル基、炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素数2〜30の複素環、または置換または非置換のアミノ基を表す。QScとして好ましくは、水素原子、シアノ基、フッ素原子、置換または非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、より好ましくは水素原子、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、さらに好ましくはフェニル基である。
【0096】
前記一般式(Sa−1)、(Sb−1)および(Sc−1)で表される化合物の具体例としては以下のものが挙げられる。但し、本発明は以下の具体例に限定されるものではない。
【0097】
【化35】

【0098】
【化36】

【0099】
【化37】

【0100】
【化38】

【0101】
【化39】

【0102】
【化40】

【0103】
【化41】

【0104】
【化42】

【0105】
【化43】

【0106】
【化44】

【0107】
前記一般式(Sa−1)、(Sb−1)または(Sc−1)で表される化合物は、特開2007−318101号公報に記載の方法で合成可能である。合成後、カラムクロマトグラフィー、再結晶、再沈殿などによる精製を行った後、昇華精製により精製することが好ましい。昇華精製により有機不純物を分離できるだけではなく、無機塩や残留溶媒、水分等を効果的に取り除くことが可能である。
【0108】
本発明の発光素子において、前記一般式(Sa−1)、(Sb−1)または(Sc−1)で表される化合物は、前記発光層と前記陽極との間の有機層に含有されることが好ましく、その中でも発光層に隣接する陽極側の層に含有されることがより好ましく、正孔輸送層に含有される正孔輸送材料であることが特に好ましい。
前記一般式(Sa−1)、(Sb−1)または(Sc−1)で表される化合物は、添加する有機層の全質量に対して70〜100質量%含まれることが好ましく、85〜100質量%含まれることがより好ましい。
【0109】
〔一般式(M−3)で表される化合物〕
本発明の有機電界発光素子は、前記(A)陽極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層に特に好ましく用いられる材料として、少なくとも一種の下記一般式(M−3)で表される化合物を挙げることができる。
【0110】
前記一般式(M−3)で表される化合物は発光層と陽極の間の発光層に隣接する有機層に含有されることがより好ましいが、その用途が限定されることはなく、有機層内のいずれの層に更に含有されてもよい。前記一般式(M−3)で表される化合物の導入層としては、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷ブロック層のいずれか、若しくは複数に含有することができる。
前記一般式(M−3)で表される化合物が含有される、発光層と陽極の間の発光層に隣接する有機層は、電子ブロック層又は正孔輸送層であることがより好ましい。
【0111】
【化45】

【0112】
前記一般式(M−3)中、RS1〜RS5はそれぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、−CN、ペルフルオロアルキル基、トリフルオロビニル基、−CO2R、−C(O)R、−NR2、−NO2、−OR、ハロゲン原子、アリール基又はヘテロアリール基を表し、更に置換基Zを有していてもよい。Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ペルハロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。複数のRS1〜RS5が存在するとき、それらは互いに結合して環を形成してもよく、更に置換基Zを有していてもよい。
aは0〜4の整数を表し、複数のRS1が存在するとき、それらは同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成してもよい。b〜eはそれぞれ独立に0〜5の整数を表し、それぞれ複数のRS2〜RS5が存在するとき、それらは同一でも異なっていてもよく、任意の2つが結合し環を形成してもよい。
qは1〜5の整数であり、qが2以上のとき複数のRS1は同一でも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
【0113】
アルキル基としては、置換基を有していてもよく、飽和であっても不飽和であってもよく、置換してもよい基としては、前述の置換基Zを挙げることができる。RS1〜RS5で表されるアルキル基として、好ましくは総炭素原子数1〜8のアルキル基であり、より好ましくは総炭素原子数1〜6のアルキル基であり、例えばメチル基、エチル基、i−プロピ
ル基、シクロヘキシル基、tert−ブチル基等が挙げられる。
シクロアルキル基としては、置換基を有していてもよく、飽和であっても不飽和であってもよく、置換してもよい基としては、前述の置換基Zを挙げることができる。RS1〜RS5で表されるシクロアルキル基として、好ましくは環員数4〜7のシクロアルキル基であり、より好ましくは総炭素原子数5〜6のシクロアルキル基であり、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
S1〜RS5で表されるアルケニル基としては好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、1−プロペニル、1−イソプロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。
S1〜RS5で表されるアルキニル基としては、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばエチニル、プロパルギル、1−プロピニル、3−ペンチニルなどが挙げられる。
【0114】
S1〜RS5で表されるペルフルオロアルキル基は、前述のアルキル基の全ての水素原子がフッ素原子に置き換えられたものが挙げられる。
【0115】
S1〜RS5で表されるアリール基としては、好ましくは、炭素数6から30の置換若しくは無置換のアリール基、例えば、フェニル基、トリル基、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられる。
【0116】
S1〜RS5で表されるヘテロアリール基としては、好ましくは、炭素数5〜8のヘテロアリール基であり、より好ましくは、5又は6員の置換若しくは無置換のヘテロアリール基であり、例えば、ピリジル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、ピロリル基、インドリル基、フリル基、ベンゾフリル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、ベンズイミダゾリル基、トリアゾリル基、オキサゾリル基、ベンズオキサゾリル基、チアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、イソチアゾリル基、ベンズイソチアゾリル基、チアジアゾリル基、イソオキサゾリル基、ベンズイソオキサゾリル基、ピロリジニル基、ピペリジニル基、ピペラジニル基、イミダゾリジニル基、チアゾリニル基、スルホラニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチエニル基、ピリドインドリル基などが挙げられる。好ましい例としては、ピリジル基、ピリミジニル基、イミダゾリル基、チエニル基であり、より好ましくは、ピリジル基、ピリミジニル基である。
【0117】
S1〜RS5として好ましくは、水素原子、アルキル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、ペルフルオロアルキル基、ジアルキルアミノ基、フルオロ基、アリール基、ヘテロアリール基であり、より好ましくは水素原子、アルキル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、フルオロ基、アリール基であり、更に好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基である。置換基Zとしては、アルキル基、アルコキシ基、フルオロ基、シアノ基、ジアルキルアミノ基が好ましく、水素原子、アルキル基がより好ましい。
【0118】
S1〜RS5は任意の2つが互いに結合して縮合4〜7員環を形成してもよく、該縮合4〜7員環は、シクロアルキル、アリール又はヘテロアリールであり、該縮合4〜7員環は更に置換基Zを有していてもよい。形成されるシクロアルキル、アリール、ヘテロアリールの定義及び好ましい範囲はRS1〜RS5で定義したシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基と同じである。
【0119】
前記一般式(M−3)で表される化合物を、正孔輸送層中で用いる場合は、前記一般式(M−3)で表される化合物は50〜100質量%含まれることが好ましく、80〜100質量%含まれることが好ましく、95〜100質量%含まれることが特に好ましい。
また、前記一般式(M−3)で表される化合物を、複数の有機層に用いる場合はそれぞれの層において、上記の範囲で含有することが好ましい。
【0120】
前記一般式(M−3)で表される化合物を含む正孔輸送層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、3nm〜200nmであるのがより好ましく、5nm〜100nmであるのが更に好ましい。また、該正孔輸送層は発光層に接して設けられている事が好ましい。
【0121】
以下に、前記一般式(M−3)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されることはない。
【0122】
【化46】

【0123】
【化47】

【0124】
【化48】

【0125】
【化49】

【0126】
【化50】

【0127】
その他、正孔注入層および正孔輸送層については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0165〕〜〔0167〕に記載の事項を本発明に適用することもできる。また、特開2011−71452号公報の〔0250〕〜〔0339〕に記載の事項を本発明の正孔注入層および正孔輸送層について適用することもできる。前記一般式(1)で表される化合物を正孔注入層および正孔輸送層に適用することも好ましい。
【0128】
正孔注入層には電子受容性ドーパントを含有することが好ましい。正孔注入層に電子受容性ドーパントを含有することにより、正孔注入性が向上し、駆動電圧が低下する、効率が向上するなどの効果がある。電子受容性ドーパントとは、ドープされる材料から電子を引き抜き、ラジカルカチオンを発生させることが可能な材料であれば有機材料、無機材料のうちいかなるものでもよいが、例えば、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン(F4−TCNQ)、酸化モリブデンなどが挙げられる。
【0129】
正孔注入層中の電子受容性ドーパントは、正孔注入層を形成する全化合物質量に対して、0.01〜50質量%含有されることが好ましく、0.1〜40質量%含有されることがより好ましく、0.2〜30質量%含有されることがより好ましい。
【0130】
(A−2)電子ブロック層
電子ブロック層は、陰極側から発光層に輸送された電子が、陽極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陽極側で隣接する有機層として、電子ブロック層を設けることができる。
電子ブロック層を構成する有機化合物の例としては、例えば前述の正孔輸送材料として挙げたものが適用できる。
電子ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、3nm〜100nmであるのがより好ましく、5nm〜50nmであるのが更に好ましい。
電子ブロック層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
電子ブロック層に用いる材料は、前記発光材料のS1エネルギーより高いことが色純度、発光効率、駆動耐久性の点で好ましい。電子ブロック層に用いる材料の膜状態でのS1が発光材料のS1より0.1eV以上大きいことが好ましく、0.2eV以上大きいことがより好ましく、0.3eV以上大きいことが更に好ましい。
【0131】
(B)陰極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層
次に、前記(B)陰極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層について説明する。
【0132】
(B−1)電子注入層、電子輸送層
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。これらの層に用いる電子注入材料、電子輸送材料は低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
電子輸送材料としては、例えば前記一般式(1)で表される化合物を用いることができる。その他の電子輸送材料としては、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、フタラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、トリアジン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、イミダゾピリジン誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、8−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、シロールに代表される有機シラン誘導体、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、トリフェニレン、ピレン等の縮環炭化水素化合物等をから選ばれることが好ましく、ピリジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、イミダゾピリジン誘導体、金属錯体、縮環炭化水素化合物のいずれかであることがより好ましい。
【0133】
電子注入層、電子輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々500nm以下であることが好ましい。
電子輸送層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、0.1nm〜200nmであるのが好ましく、0.2nm〜100nmであるのがより好ましく、0.5nm〜50nmであるのが更に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【0134】
電子注入層には電子供与性ドーパントを含有することが好ましい。電子注入層に電子供与性ドーパントを含有させることにより、電子注入性が向上し、駆動電圧が低下する、効率が向上するなどの効果がある。電子供与性ドーパントとは、ドープされる材料に電子を与え、ラジカルアニオンを発生させることが可能な材料であれば有機材料、無機材料のうちいかなるものでもよいが、例えば、テトラチアフルバレン(TTF)、テトラチアナフタセン(TTT)、ビス−[1,3 ジエチル−2−メチル−1,2−ジヒドロベンズイミダゾリル]などのジヒドロイミダゾール化合物、リチウム、セシウムなどが挙げられる。
【0135】
電子注入層中の電子供与性ドーパントは、電子注入層を形成する全化合物質量に対して、0.01質量%〜50質量%含有されることが好ましく、0.1質量%〜40質量%含有されることがより好ましく、0.5質量%〜30質量%含有されることがより好ましい。
【0136】
(B−2)正孔ブロック層
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陰極側で隣接する有機層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の膜状態でのS1エネルギーは、発光層で生成する励起子のエネルギー移動を防止し、発光効率を低下させないために、発光材料のS1エネルギーよりも高いことが好ましい。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の例としては、例えば前記一般式(1)で表される化合物を用いることができる。
前記一般式(1)で表される化合物以外の、正孔ブロック層を構成するその他の有機化合物の例としては、アルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリナト)4−フェニルフェノレート(Aluminum (III)bis(2−methyl−8−quinolinato)4−phenylphenolate(BAlqと略記する))等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(2,9−Dimethyl−4,7−diphenyl−1,10−phenanthroline(BCPと略記する))等のフェナントロリン誘導体、等が挙げられる。
正孔ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、3nm〜100nmであるのがより好ましく、5nm〜50nmであるのが更に好ましい。
正孔ブロック層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
正孔ブロック層に用いる材料は、前記発光材料のS1エネルギーより高いことが色純度、発光効率、駆動耐久性の点で好ましい。正孔ブロック層に用いる材料の膜状態でのS1が発光材料のS1より0.1eV以上大きいことが好ましく、0.2eV以上大きいことがより好ましく、0.3eV以上大きいことが更に好ましい。
【0137】
(B−3)陰極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層に特に好ましく用いられる材料
本発明の有機電界発光素子は、前記(B)陰極と前記発光層との間に好ましく配置される有機層の材料に特に好ましく用いられる材料として、前記一般式(1)で表される化合物、下記一般式(P−1)で表される化合物および下記一般式(O−1)で表される化合物を挙げることができる。
以下、前記一般式(O−1)で表される化合物と、前記一般式(P−1)で表される化合物について説明する。
【0138】
本発明の有機電界発光素子は、発光層と陰極との間に少なくとも一層の有機層を含むことが好ましく、該有機層に少なくとも一種の下記一般式(O−1)で表される化合物を含有することが素子の効率や駆動電圧の観点から好ましい。以下に、一般式(O−1)について説明する。
【0139】
【化51】

【0140】
(一般式(O−1)中、RO1は、アルキル基、アリール基、又はヘテロアリール基を表す。AO1〜AO4はそれぞれ独立に、C−RA又は窒素原子を表す。RAは水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロアリール基を表し、複数のRAは同じでも異なっていても良い。LO1は、アリール環又はヘテロアリール環からなる二価〜六価の連結基を表す。nO1は2〜6の整数を表す。)
【0141】
O1は、アルキル基(好ましくは炭素数1〜8)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30)、又はヘテロアリール基(好ましくは炭素数4〜12)を表し、これらは前述の置換基群Aから選ばれる置換基を有していても良い。RO1として好ましくはアリール基、又はヘテロアリール基であり、より好ましくはアリール基である。RO1のアリール基が置換基を有する場合の好ましい置換基としては、アルキル基、アリール基又はシアノ基が挙げられ、アルキル基又はアリール基がより好ましく、アリール基が更に好ましい。RO1のアリール基が複数の置換基を有する場合、該複数の置換基は互いに結合して5又は6員環を形成していても良い。RO1のアリール基は、好ましくは置換基群Aから選ばれる置換基を有していても良いフェニル基であり、より好ましくはアルキル基又はアリール基が置換していてもよいフェニル基であり、更に好ましくは無置換のフェニル基又は2−フェニルフェニル基である。
【0142】
O1〜AO4はそれぞれ独立に、C−RA又は窒素原子を表す。AO1〜AO4のうち、0〜2つが窒素原子であるのが好ましく、0又は1つが窒素原子であるのがより好ましい。AO1〜AO4の全てがC−RAであるか、又はAO1が窒素原子で、AO2〜AO4がC−RAであるのが好ましく、AO1が窒素原子で、AO2〜AO4がC−RAであるのがより好ましく、AO1が窒素原子で、AO2〜AO4がC−RAであり、RAが全て水素原子であるのが更に好ましい。
【0143】
Aは水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜8)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30)、又はヘテロアリール基(好ましくは炭素数4〜12)を表し、これらは前述の置換基群Aから選ばれる置換基を有していても良い。また複数のRAは同じでも異なっていても良い。RAとして好ましくは水素原子又はアルキル基であり、より好ましくは水素原子である。
【0144】
O1は、アリール環(好ましくは炭素数6〜30)又はヘテロアリール環(好ましくは炭素数4〜12)からなる二価〜六価の連結基を表す。LO1として好ましくは、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アリールトリイル基、又はヘテロアリールトリイル基であり、より好ましくはフェニレン基、ビフェニレン基、又はベンゼントリイル基であり、更に好ましくはビフェニレン基、又はベンゼントリイル基である。LO1は前述の置換基群Aから選ばれる置換基を有していても良く、置換基を有する場合の置換基としてはアルキル基、アリール基、又はシアノ基が好ましい。LO1の具体例としては、以下のものが挙げられる。
【0145】
【化52】

【0146】
O1は2〜6の整数を表し、好ましくは2〜4の整数であり、より好ましくは2又は3である。nO1は、素子効率の観点では最も好ましくは3であり、素子の耐久性の観点では最も好ましくは2である。
【0147】
前記一般式(O−1)で表される化合物は、高温保存時の安定性、高温駆動時、駆動時の発熱に対して安定して動作させる観点から、ガラス転移温度(Tg)は100℃〜300℃であることが好ましく、120℃〜300℃であることがより好ましく、120℃〜300℃であることが更に好ましく、140℃〜300℃であることが更により好ましい。
【0148】
一般式(O−1)で表される化合物の具体例を以下に示すが、本発明で用いることができる一般式(O−1)で表される化合物はこれらの具体例によって限定的に解釈されることはない。
【0149】
【化53】

【0150】
【化54】

【0151】
前記一般式(O−1)で表される化合物は、特開2001−335776号に記載の方法で合成可能である。合成後、カラムクロマトグラフィー、再結晶、再沈殿などによる精製を行った後、昇華精製により精製することが好ましい。昇華精製により有機不純物を分離できるだけではなく、無機塩や残留溶媒、水分等を効果的に取り除くことが可能である。
【0152】
本発明の有機電界発光素子において、一般式(O−1)で表される化合物は発光層と陰極との間の有機層に含有されることが好ましいが、発光層に隣接する陰極側の層に含有されることがより好ましい。
一般式(O−1)で表される化合物は、添加する有機層の全質量に対して70〜100質量%含まれることが好ましく、85〜100質量%含まれることがより好ましい。
【0153】
本発明の有機電界発光素子は、発光層と陰極との間に少なくとも一層の有機層を含むことが好ましく、該有機層に少なくとも一種の下記一般式(P)で表される化合物を含有することが素子の効率や駆動電圧の観点から好ましい。以下に、一般式(P)について説明する。
【0154】
【化55】

【0155】
一般式(P)中、RPは、アルキル基(好ましくは炭素数1〜8)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30)、又はヘテロアリール基(好ましくは炭素数4〜12)を表し、これらは前述の置換基群Aから選ばれる置換基を有していても良い。nPは1〜10の整数を表し、RPが複数の場合、それらは同一でも異なっていてもよい。RPのうち少なくとも一つは、下記一般式(P−1)〜(P−5)で表される置換基である。
【0156】
【化56】

【0157】
一般式(P−4)は、以下の一般式(P−4')であることがさらに好ましい。
【化57】

【0158】
一般式(P−5)は、以下の一般式(P−5')であることがさらに好ましい。
【化58】

【0159】
(一般式(P−1)〜(P−5)中、RP1〜RP5、R'P1〜R'P3、R'P5、R"P3はそれぞれアルキル基(好ましくは炭素数1〜8)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30)、又はヘテロアリール基(好ましくは炭素数4〜12)を表し、これらは前述の置換基群Aから選ばれる置換基を有していても良い。nP1〜nP2、nP4、nP5は0〜4の整数を表し、nP3、nP5は0〜2の整数を表し、RP1〜RP5、R'P1〜R'P3、R'P5、R"P3が複数の場合、それらは同一でも異なっていてもよい。LP1〜LP5は、単結合、アリール環又はヘテロアリール環からなる二価の連結基のいずれかを表す。*は一般式(P)のアントラセン環との結合位を表す。)
【0160】
Pとして、(P−1)〜(P−5)で表される置換基以外の好ましい置換基はアリール基であり、より好ましくはフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基のいずれかであり、更に好ましくはナフチル基である。
P1〜RP5、R'P1〜R'P3、R'P5、R"P3として、好ましくはアリール基、ヘテロアリール基のいずれかであり、より好ましくはアリール基であり、更に好ましくはフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基のいずれかであり、最も好ましくはフェニル基である。
P1〜LP5として、好ましくは単結合、アリール環からなる二価の連結基のいずれかであり、より好ましくは単結合、フェニレン、ビフェニレン、ターフェニレン、ナフチレンのいずれかであり、更に好ましくは単結合、フェニレン、ナフチレンのいずれかである。
【0161】
一般式(P)で表される化合物の具体例を以下に示すが、本発明で用いることができる一般式(P)で表される化合物はこれらの具体例によって限定的に解釈されることはない。
【0162】
【化59】

【0163】
【化60】

【0164】
前記一般式(P)で表される化合物は、WO2003/060956号公報、WO2004/080975号公報、特開2008−133277号公報、WO2004/063159号公報、特開2009−108066号公報等に記載の方法で合成可能である。合成後、カラムクロマトグラフィー、再結晶、再沈殿などによる精製を行った後、昇華精製により精製することが好ましい。昇華精製により有機不純物を分離できるだけではなく、無機塩や残留溶媒、水分等を効果的に取り除くことが可能である。
【0165】
本発明の有機電界発光素子において、一般式(P)で表される化合物は発光層と陰極との間の有機層に含有されることが好ましいが、陰極に隣接する層に含有されることがより好ましい。
一般式(P)で表される化合物は、添加する有機層の全質量に対して70〜100質量%含まれることが好ましく、85〜100質量%含まれることがより好ましい。
【0166】
本発明の有機電界発光素子において、電子注入層、電子輸送層に用いられるその他の好ましい材料としては、例えば特開平9−194487号公報等に記載のシロール化合物、特開2006−73581号公報等に記載のホスフィンオキサイド化合物、特開2005−276801号公報、特開2006−225320号公報、WO2005/085387号公報等に記載の含窒素芳香族ヘテロ六員環化合物、WO2003/080760号公報、WO2005/085387号公報等に記載の含窒素芳香族ヘテロ六員構造とカルバゾール構造を有するもの、US2009/0009065号公報、WO2010/134350号公報、特表2010−535806号公報等に記載の芳香族炭化水素化合物(ナフタレン化合物、アントラセン化合物、トリフェニレン化合物、フェナントレン化合物、ピレン化合物、フルオランテン化合物、等)、等を挙げることができる。
【0167】
<保護層>
本発明において、有機電界素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0169〕〜〔0170〕に記載の事項を本発明に適用することができる。なお、保護層の材料は無機物であっても、有機物であってもよい。
【0168】
<封止容器>
本発明の有機電界発光素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
封止容器については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0171〕に記載の事項を本発明に適用することができる。
【0169】
<駆動方法>
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流(必要に応じて交流成分を含んでもよい)電圧(通常2ボルト〜15ボルト)、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平2−148687号、同6−301355号、同5−29080号、同7−134558号、同8−234685号、同8−241047号の各公報、特許第2784615号、米国特許5828429号、同6023308号の各明細書等に記載の駆動方法を適用することができる。
【0170】
本発明の有機電界発光素子の外部量子効率としては、5%以上が好ましく、6%以上がより好ましく、7%以上が更に好ましい。外部量子効率の数値は20℃で素子を駆動したときの外部量子効率の最大値、若しくは、20℃で素子を駆動したときの300〜400cd/m2付近での外部量子効率の値を用いることができる。
【0171】
本発明の有機電界発光素子の内部量子効率は、30%以上であることが好ましく、50%以上が更に好ましく、70%以上が更に好ましい。素子の内部量子効率は、外部量子効率を光取り出し効率で除して算出される。通常の有機EL素子では光取り出し効率は約20%であるが、基板の形状、電極の形状、有機層の膜厚、無機層の膜厚、有機層の屈折率、無機層の屈折率等を工夫することにより、光取り出し効率を20%以上にすることが可能である。
【0172】
<発光波長>
本発明の有機電界発光素子は、その発光波長に制限はない。例えば、光の三原色のうち、赤色の発光に用いても、緑色の発光に用いても、青色の発光に用いてもよい。その中でも、本発明の有機電界発光素子では、前記一般式(1)で表される化合物を発光材料として用いて発光させることが好ましく、特に青色発光させることが好ましい。
【0173】
<本発明の有機電界発光素子の用途>
本発明の有機電界発光素子は、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、又は光通信等に好適に利用できる。特に、発光装置、照明装置、表示装置等の発光輝度が高い領域で駆動されるデバイスに好ましく用いられる。
【0174】
[発光装置]
本発明の発光装置は、本発明の有機電界発光素子を含むことを特徴とする。
次に、図2を参照して本発明の発光装置について説明する。
本発明の発光装置は、前記有機電界発光素子を用いてなる。
図2は、本発明の発光装置の一例を概略的に示した断面図である。図2の発光装置20は、透明基板(支持基板)2、有機電界発光素子10、封止容器16等により構成されている。
【0175】
有機電界発光素子10は、基板2上に、陽極(第一電極)3、有機層11、陰極(第二電極)9が順次積層されて構成されている。また、陰極9上には、保護層12が積層されており、更に、保護層12上には接着層14を介して封止容器16が設けられている。なお、各電極3、9の一部、隔壁、絶縁層等は省略されている。
ここで、接着層14としては、エポキシ樹脂等の光硬化型接着剤や熱硬化型接着剤を用いることができ、例えば熱硬化性の接着シートを用いることもできる。
【0176】
本発明の発光装置の用途は特に制限されるものではなく、例えば、照明装置のほか、テレビ、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電子ペーパ等の表示装置とすることができる。
【0177】
[照明装置]
本発明の照明装置は、本発明の有機電界発光素子を含むことを特徴とする。
次に、図3を参照して本発明の照明装置について説明する。
図3は、本発明の照明装置の一例を概略的に示した断面図である。本発明の照明装置40は、図3に示すように、前述した有機EL素子10と、光散乱部材30とを備えている。より具体的には、照明装置40は、有機EL素子10の基板2と光散乱部材30とが接触するように構成されている。
光散乱部材30は、光を散乱できるものであれば特に制限されないが、図3においては、透明基板31に微粒子32が分散した部材とされている。透明基板31としては、例えば、ガラス基板を好適に挙げることができる。微粒子32としては、透明樹脂微粒子を好適に挙げることができる。ガラス基板及び透明樹脂微粒子としては、いずれも、公知のものを使用できる。このような照明装置40は、有機電界発光素子10からの発光が散乱部材30の光入射面30Aに入射されると、入射光を光散乱部材30により散乱させ、散乱光を光出射面30Bから照明光として出射するものである。
【0178】
[表示装置]
本発明の表示装置は、本発明の有機電界発光素子を含むことを特徴とする。
本発明の表示装置としては、例えば、テレビ、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電子ペーパ等の表示装置とすることなどを挙げることができる。
【実施例】
【0179】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
実施例および比較例で用いた化合物の構造式を以下にまとめて示す。
【0180】
【化61】

【0181】
【化62】

【0182】
1.合成例
一般式(1)で表される化合物は、[0036]に記載の方法や、その他公知の反応を組み合わせて合成することができる。以下に一般式(1)で表される化合物の具体的合成手順の代表例を記載する。
【化63】

1,6−ジブロモピレン6.21g(17.2mmol)、2−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)安息香酸エチル10.0g(36.2mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd2(dba)3)473mg(0.516mmol)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル(SPhos)847mg(2.06mmol)、リン酸カリウム18.3g(86.0mmol)、テトラヒドロフラン(THF)100mL、純水50mLを混合し、窒素雰囲気下、7時間加熱還流した。反応液を室温に冷却した後、メタノールを添加し、析出した固体を濾過し、メタノールで洗浄し、真空乾燥することで合成中間体1を7.50g得た(収率87%)。
合成中間体1を2.00g(4.01mmol)、ヨウ化メチルマグネシウム(3.0Mジエチルエーテル溶液)8.0mL(24.1mmol)、乾燥THF50mLを室温で混合した後、窒素雰囲気下、3時間加熱還流した。反応液を室温に戻した後、純水、酢酸エチルを加えて有機層を抽出した。有機層を濃縮した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル(4:1))により精製し、合成中間体2を0.80g得た(42%)。
合成中間体2を0.80g(1.70mmol)、メタンスルホン酸33mg(0.34mmol)、脱水塩化メチレン20mLを−78℃で混合し、窒素雰囲気下、室温まで自然に昇温しながら2時間攪拌した。反応後、析出した固形分を濾取し、この固体をトルエンで再結晶することにより化合物8を得た。
1H NMR(400MHz,in CDCl3);δ(ppm)=8.65(d,2H),8.29−8.21(m,6H),7.78−7.74(m,2H),7.43−7.39(m,4H),1.90(s,12H)ppm.
【0183】
実施例で用いた上記化合物1〜7、9〜24も、化合物1と類似の方法で合成した。以下に、代表例として化合物6、化合物12、化合物19、化合物20の同定データを示す。
(化合物6)
1H NMR(400MHz,in CDCl3);δ(ppm)=9.25(s,1H),8.41(d,2H),8.20(s,2H),8.15(s,2H),7.78(d,2H),7.48−7.41(m,4H),1.89(s,12H),1.60(s,9H)ppm.
(化合物12)
1H NMR(400MHz,in CDCl3);δ(ppm)=8.93(d,1H),8.48(d,1H),8.20−8.15(m,3H),8.07(s,1H),7.97(dd,1H),7.75(dd,1H),7.58(d,1H),7.50−7.33(m,4H),1.92(s,6H),1.74(s,6H),1.59(s,9H)ppm.
(化合物19)
1H NMR(400MHz,in CDCl3);δ(ppm)=8.30(s,1H),8.18(s,2H),8.10−8.05(m,2H),7.85(d,1H),7.52(d,1H),7.47(d,1H),7.30−7.25(m,4H),7.19(d,4H),7.09−7.02(m,5H),2.48(s,3H),1.93(s,6H),1.80(s,6H),1.59(s,9H)ppm.
(化合物20)
1H NMR(400MHz,in DMSO−d6);δ(ppm)=8.59(d,1H),8.33(s,1H),8.30−8.20(m,4H),8.08(s,2H),7.35(d,2H),7.27−7.17(m,4H),7.03(d,2H),6.86(d,1H),6.59(dd,1H),2.07(s,6H),1.62(s,6H),1.54(s,9H)ppm.
【0184】
2.材料物性評価
(試験例1)分子間相互作用の評価
化合物1〜24及び比較化合物1〜6の各化合物について、真空TG−DTAにて重量が10%減少する温度を測定し、この温度を昇華温度とした。比較化合物1の昇華温度(単位:℃)/分子量を1.0としたときの相対値を表1にまとめた。この値が小さいほど分子間相互作用が低く、昇華性が高いことを示す。
【0185】
(試験例2)色純度の評価
化合物1〜24及び比較化合物1〜6の各化合物1mgを電子工業用キシレン10mlに溶解させ、蛍光分光光度計(FP−6300、日本分光(株)製)にて発光スペクトルを測定した。このときの発光スペクトル半値幅β(発光極大値を1としたとき、0.5となる短波長と長波長のエネルギー差)に基づいて、色純度を以下の3段階で評価した。
○ β<0.25eV
△ 0.25≦β<0.30eV
× 0.30eV≦β
【0186】
(試験例3)色度の評価
厚み0.7mm、2.5cm角の石英ガラス基板上に、真空蒸着法にて、mCBPと各発光材料を質量比(95:5)となるように蒸着して膜厚50nmの薄膜を形成した。得られた膜に350nmのUV光を照射し、発光させたときの発光スペクトルを蛍光分光光度計(FP−6300、日本分光(株)製)を用いて測定し、色度(x、y)を求めた(CIE1931表色系)。このときのy値に基づいて、色度を以下の4段階で評価した。
◎ 0.05≦y≦0.10
○ 0.10<y≦0.15
△ 0.03≦y<0.05、0.15<y≦0.20
× y<0.03、0.20<y
【0187】
【化64】

【0188】
(試験例4)会合形成性の評価
また、膜スペクトルおよび溶液スペクトルにおける発光スペクトル半値幅を算出し、溶液に対する膜の相対比(膜スペクトル半値幅/溶液スペクトル半値幅)を算出した。この値が1.0に近いほど、会合影響が小さくて、会合形成性が低くて好ましいと考えられる。
【0189】
【表1】

【0190】
3.有機電界発光素子の作製と評価
有機電界発光素子の作製に用いた材料は全て昇華精製を行い、高速液体クロマトグラフィー(東ソーTSKgel ODS−100Z)により純度(254nmの吸収強度面積比)が99.9%以上であることを確認した。
【0191】
(実施例1)
厚み0.5mm、2.5cm角のITO膜を有するガラス基板(ジオマテック社製、表面抵抗10Ω/□)を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。この透明陽極(ITO膜)上に真空蒸着法にて以下の有機化合物層を順次蒸着した。
第1層:HAT−CN:膜厚10nm
第2層:NPD:膜厚30nm
第3層:H−1および表2中に記載の発光材料(質量比96:4):膜厚30nm
第4層:ET−1:膜厚30nm
この上に、フッ化リチウム1nm及び金属アルミニウム100nmをこの順に蒸着し陰極とした。
得られた積層体を、大気に触れさせることなく、窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れ、ガラス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤(XNR5516HV、長瀬チバ(株)製)を用いて封止し、発光部分が2mm×2mmの正方形である有機電界発光素子1−1〜1−12、および比較用の有機電界発光素子1−1〜1−4を得た。得られた各有機電界発光素子について、以下の試験を行った。
【0192】
(a)発光効率
東陽テクニカ製ソースメジャーユニット2400を用いて、直流電圧を各素子に印加して発光させ、その輝度を輝度計(BM−8、(株)トプコン社製)を用いて測定した。発光スペクトルと発光波長はスペクトルアナライザー(PMA−11、浜松ホトニクス(株)製)を用いて測定した。これらを元に輝度が1000cd/m2付近の外部量子効率(η)を輝度換算法により算出した。表2では比較素子1−1の値を1.0とした相対値で表示した。数字が大きいほど効率が良いことを示しているため、好ましい。
【0193】
(b)色度
各有機電界発光素子を輝度が1000cd/m2となるように直流電圧を印加して発光させたときの発光スペクトルから色度(x、y)を求めた(CIE1931表色系)。このときのy値から以下の4段階で色度を評価した。
◎ 0.05≦y≦0.10
○ 0.10<y≦0.15
△ 0.04≦y<0.05、0.15<y≦0.20
× y<0.04、0.20<y
【0194】
(c)駆動劣化後の色度変化
各有機電界発光素子を輝度が1000cd/m2になるように直流電圧を印加して発光させ続け、輝度が500cd/m2に低下したときの色度(x’、y’)を発光スペクトルから求めた。駆動劣化前後のy値の変化Δy(=|y’−Δy|)から、以下の3段階で駆動劣化後の色度変化を評価した。
○ Δy≦0.01
△ 0.01<Δy≦0.02、
× 0.02<Δy
【0195】
【表2】

【0196】
(実施例2)
層構成を以下に示すものに変えた以外は実施例1と同様にして有機電界発光素子を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表3に示す。なお、表3の発光効率は、比較素子2−1の外部量子効率を1.0としたときの相対値で表示している。
第1層:HI−2:膜厚10nm
第2層:HT−2:膜厚30nm
第3層:H−2及び表3中に記載の発光材料(質量比95:5):膜厚30nm
第4層:ET−2:膜厚10nm
第5層:ET−3:膜厚20nm
【0197】
【表3】

【0198】
(実施例3)
層構成を以下に示すものに変えた以外は実施例1と同様にして有機電界発光素子を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4に示す。なお、表4の発光効率は、比較用の有機電界発光素子3−1の外部量子効率を1.0としたときの相対値で表示している。
第1層:HAT−CN:膜厚10nm
第2層:NPD:膜厚30nm
第3層:表4中に記載のホスト材料および発光材料(95:5):膜厚30nm
第4層:表4中に記載の電子輸送材料:膜厚30nm
【0199】
【表4】

【0200】
(実施例4)
−発光層形成用塗布液の調製−
発光材料2(0.1質量%)、ホスト材料H−4(0.9質量%)に、メチルエチルケトン(98.99質量%)を混合し、発光層形成用塗布液1を得た。
発光層形成用塗布液1において発光材料2を表5中に記載の発光材料に変更した以外は発光層形成用塗布液1と同様にして、表5に記載の発光材料を含む各発光層形成用塗布液を調製した。
【0201】
−有機電界発光素子の作製−
25mm×25mm×0.7mmのガラス基板上にITOを150nmの厚みで蒸着し製膜したものを透明支持基板とした。この透明支持基板をエッチング、洗浄した。
このITOガラス基板上に、下記構造式で表されるPTPDES−2(ケミプロ化成製、Tg=205℃)2質量部を電子工業用シクロヘキサノン(関東化学製)98質量部に溶解し、厚みが約40nmとなるようにスピンコート(2,000rpm、20秒間、)した後、120℃で30分間乾燥と160℃で10分間アニール処理することで、正孔注入層を成膜した。
【0202】
【化65】

【0203】
この正孔注入層上に前記発光層形成用塗布液1を厚みが約40nmとなるようにスピンコート(1,300rpm、30秒間)し、発光層とした。
次いで、発光層上に、電子輸送層として、下記構造式で表されるBAlq(ビス−(2−メチル−8−キノリノラト)−4−(フェニル−フェノラト)−アルミニウム(III))を、厚みが40nmとなるように真空蒸着法にて形成した。
【化66】

電子輸送層上に、電子注入層としてフッ化リチウム(LiF)を、厚みが1nmとなるように真空蒸着法にて形成した。更に金属アルミニウムを70nm蒸着し、陰極とした。
以上により作製した積層体を、アルゴンガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤(XNR5516HV、長瀬チバ(株)製)を用いて封止することで、有機電界発光素子4−1を作製した。
また、発光材料を表5に示すように変更した発光層形成用塗布液を用いた以外は、有機電界発光素子4−1と同様にして有機電界発光素子4−2〜4−5、比較素子4−1〜4−2を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表5に示す。なお、表5の発光効率は、比較用の有機電界発光素子4−1の外部量子効率を1.0としたときの相対値で表示している。
【0204】
【表5】

【符号の説明】
【0205】
2・・・基板
3・・・陽極
4・・・正孔注入層
5・・・正孔輸送層
6・・・発光層
7・・・正孔ブロック層
8・・・電子輸送層
9・・・陰極
10・・・有機電界発光素子
11・・・有機層
12・・・保護層
14・・・接着層
16・・・封止容器
20・・・発光装置
30・・・光散乱部材
31・・・透明基板
30A・・光入射面
30B・・光出射面
32・・・微粒子
40・・・照明装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
該基板上に配置され、陽極及び陰極を含む一対の電極と、
該電極間に配置された有機層とを有し、
前記有機層が、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【化1】

(一般式(1)において、XはCRab(Ra、Rbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよい。)、NRc(Rcは水素原子または置換基を表す。)、O、S、SiRde(Rd、Reはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RdとReは共同して5または6員環を形成していてもよい。)のいずれかを表し、A1〜A4はそれぞれ独立にCRf(Rfは水素原子または置換基を表し、隣り合う2つのCRfは共同して5または6員環を形成していてもよい。)、Nのいずれかを表し、R1〜R8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R8のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。)
【請求項2】
前記一般式(1)において、XはCRab(Ra、Rbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよい。)であることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項3】
前記一般式(1)において、R1〜R8の少なくとも一つがフッ素原子、アルキル基、シリル基のいずれかを有する置換基であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機電界発光素子。
【請求項4】
前記一般式(1)において、A1〜A4が全てCRf(Rfは水素原子または置換基を表し、隣り合う2つのCRfは共同して5または6員環を形成していてもよい。)であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項5】
前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(2)で表されることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【化2】

(一般式(2)において、R1〜R12はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R8のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。R9〜R12のうちのいずれか2つは共同して置換または無置換のベンゼン環を形成している。Ra、Rbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよい。)
【請求項6】
前記一般式(2)において、R10が−NRc'd'基(Rc'、Rd'はそれぞれ独立に置換基)であることを特徴とする請求項5に記載の有機電界発光素子。
【請求項7】
前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(3)で表されることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【化3】


(一般式(3)において、R1、R4〜R16はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1、R4〜R16のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。Ra、Rb、Ra'、Rb'はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよく、Ra'とRb'は共同して5または6員環を形成していてもよい。)
【請求項8】
前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(4)で表されることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【化4】

(一般式(4)において、R1〜R3、R6〜R12、R17〜R20はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R3、R6〜R12、R17〜R20のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。Ra、Rb、Ra"、Rb"はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよく、Ra"とRb"は共同して5または6員環を形成していてもよい。)
【請求項9】
前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(5)で表されることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【化5】

(一般式(5)において、R3〜R12およびR21〜R24はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R3〜R12およびR21〜R24のうちの隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。Ra、Rb、Ra'''およびRb'''はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよく、Ra'''とRb'''は共同して5または6員環を形成していてもよい。)
【請求項10】
前記一般式(1)で表される化合物の分子量が800以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項11】
前記一般式(1)で表される化合物を含む有機層が発光層であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項12】
前記一般式(1)で表される化合物が発光材料であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項13】
前記有機層の少なくとも一層に下記一般式(An−1)で表される化合物を含むことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【化6】

(一般式(An−1)中、Ar1、Ar2はそれぞれ独立にアリール基またはヘテロアリール基を表し、R301〜R308はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。R301とR302、R302とR303、R303とR304、R305とR306、R306とR307及びR307とR308は互いに結合して環を形成してもよい。)
【請求項14】
前記一般式(An−1)で表される化合物が、下記(An−2)で表される化合物であることを特徴とする請求項13に記載の有機電界発光素子。
【化7】

(一般式(An−2)中、R301〜R318はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。R301とR302、R302とR303、R303とR304、R305とR306、R306とR307、R307とR308、R309とR310、R310とR311、R311とR312、R312とR313、R314とR315、R315とR316、R316とR317及びR317とR318は互いに結合して環を形成してもよい。)
【請求項15】
前記一般式(An−1)で表される化合物を含む少なくとも一層の有機層が前記発光層であることを特徴とする請求項13または14に記載の有機電界発光素子。
【請求項16】
前記有機層の少なくとも一層に下記一般式(P)で表される化合物を含むことを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【化8】

(一般式(P)中、RPは、アルキル基(好ましくは炭素数1〜8)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30)、又はヘテロアリール基(好ましくは炭素数4〜12)を表し、これらは前述の置換基群Aから選ばれる置換基を有していても良い。nPは1〜10の整数を表し、RPが複数の場合、それらは同一でも異なっていてもよい。RPのうち少なくとも一つは、下記一般式(P−1)〜(P−5)で表される置換基である。)
【化9】

(一般式(P−1)〜(P−5)中、RP1〜RP5、R’P1〜R’P3、R’P5、R”P3はそれぞれアルキル基(好ましくは炭素数1〜8)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30)、又はヘテロアリール基(好ましくは炭素数4〜12)を表し、これらは前述の置換基群Aから選ばれる置換基を有していても良い。nP1〜nP2、nP4、nP5は0〜4の整数を表し、nP3、nP5は0〜2の整数を表し、RP1〜RP5、R’P1〜R’P3、R’P5、R”P3が複数の場合、それらは同一でも異なっていてもよい。LP1〜LP5は、単結合、アリール環又はヘテロアリール環からなる二価の連結基のいずれかを表す。*は一般式(P)のアントラセン環との結合位を表す。)
【請求項17】
前記一般式(P)で表される化合物が、RPのうち少なくとも一つとして前記一般式(P−1)で表される置換基を有する化合物であることを特徴とする請求項16に記載の有機電界発光素子。
【請求項18】
前記一般式(P)で表される化合物が、RPのうち少なくとも一つとして前記一般式(P−2)で表される置換基を有する化合物であることを特徴とする請求項16に記載の有機電界発光素子。
【請求項19】
前記一般式(P)で表される化合物が、RPのうち少なくとも一つとして前記一般式(P−3)で表される置換基を有する化合物であることを特徴とする請求項16に記載の有機電界発光素子。
【請求項20】
前記一般式(P)で表される化合物が、RPのうち少なくとも一つとして前記一般式(P−4)で表される置換基を有する化合物であることを特徴とする請求項16に記載の有機電界発光素子。
【請求項21】
前記一般式(P)で表される化合物が、RPのうち少なくとも一つとして前記一般式(P−5)で表される置換基を有する化合物であることを特徴とする請求項16に記載の有機電界発光素子。
【請求項22】
前記一般式(1)で表される化合物を含む有機層が真空蒸着プロセスにて形成されてなることを特徴とする請求項1〜21のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項23】
前記一般式(1)で表される化合物を含む有機層が湿式プロセスにて形成されてなることを特徴とする請求項1〜21のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項24】
請求項1〜23のいずれか一項に記載の有機電界発光素子を用いたことを特徴とする発光装置、表示装置または照明装置。
【請求項25】
下記一般式(1)で表される化合物。
【化10】

(一般式(1)において、XはCRab(Ra、Rbはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RaとRbは共同して5または6員環を形成していてもよい。)、NRc(Rcは水素原子または置換基を表す。)、O、S、SiRde(Rd、Reはそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、RdとReは共同して5または6員環を形成していてもよい。)のいずれかを表し、A1〜A4はそれぞれ独立にCRf(Rfは水素原子または置換基を表し、隣り合う2つのCRfは共同して5または6員環を形成していてもよい。)、Nのいずれかを表し、R1〜R8はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、R1〜R8のうち隣り合う2つは共同して5または6員環を形成していてもよい。)

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−231136(P2012−231136A)
【公開日】平成24年11月22日(2012.11.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−90594(P2012−90594)
【出願日】平成24年4月11日(2012.4.11)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】