説明

発光層用材料およびこれを用いた有機電界発光素子

【課題】発光効率および素子寿命が優れた有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】9位と10位にそれぞれフェニル基とナフチル基が結合したアントラセン化合物において、ナフチル基(その2位においてアントラセンと結合)の特に7位に特定のアリールを置換させた化合物を発光層用材料として用いて、有機電界発光素子を製造する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アントラセン化合物の発光層用材料、さらに例えばカラーディスプレイなどの表示装置の表示素子として好適な有機電界発光素子に関する。より詳しくは、特定のアントラセン化合物を発光層に用いることによって、発光効率、寿命などを改善させた有機電界発光素子(以下、有機EL素子または単に素子と略記することがある。)に関する。
【背景技術】
【0002】
有機EL素子は、自発光型の発光素子であり、表示用または照明用の発光素子として期待され、近年活発な研究がなされている。有機EL素子の実用化を促進するには、素子の低消費電力化、長寿命化が不可欠な要素であり、特に青色発光素子に関しては大きな問題となっている。
【0003】
そのため、有機発光材料については様々な検討がされてきており、青色発光素子の発光効率向上、寿命向上を狙って、スチリルアレンやアントラセン誘導体などについて改良が進められてきた(例えば非特許文献1、特許文献1、2)。さらに、ディスプレイ向けに材料の開発が促進され、NTSC比の向上のためにより色純度の高い(発光スペクトルの波長が短く、半値幅が狭い)青色発光が得られる構成の材料が必要とされてきている。
【0004】
これまで、青色素子の発光層用材料として、アントラセン誘導体に関する報告(下記特許文献1および2、下記非特許文献1〜5)があるが、高い色純度の発光を目的として、発光波長の短い材料を用いて発光層を形成すると、高い発光効率で有機EL素子の寿命特性を向上させることは難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2005-139390号公報
【特許文献2】特開2004-6222号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】Materials Science and Engineering: R: Reports Volume 39, Issues 5-6, Pages 143-222, 2002.
【非特許文献2】Appl. Phys. Lett. 91, 251111 (2007)
【非特許文献3】Appl. Phys. Lett. 89, 252903 (2006)
【非特許文献4】Appl. Phys. Lett. 90, 123506 (2007)
【非特許文献5】Appl. Phys. Lett. 91, 083515 (2007)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記のような状況下、発光効率や素子寿命などにおいて改善された高色純度の青色発光素子、およびこれを用いた表示装置の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、発光層に用いる発光層用材料として特定の構造をもつ一般式(1)で表されるアントラセン化合物を用いることにより、発光効率や素子寿命などにおいて改善された有機電界発光素子が得られることを見出し、本発明を完成した。
【0009】
すなわち本発明は以下のような発光層用材料、有機電界発光素子、および該有機電界発光素子を備えた表示装置、照明装置を提供する。
【0010】
[1] 下記一般式(1)で表される化合物を含有する発光層用材料。
【化4】

式(1)中、
Arは、置換されていてもよいアリールであり、
Aは、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜4のアルキル、炭素数3〜6のシクロアルキル、フェニルまたはナフチルであり、nは1〜5の整数であり、
〜Rは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜4のアルキルであり、そして、
式(1)で表される化合物における少なくとも1つの水素が重水素で置換されていてもよい。
【0011】
[2] Arは、フェニル、ビフェニリル、テルフェニリル、クアテルフェニリル、ナフチル、フェナントリル、クリセニルまたはトリフェニレニルであり、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜12のシクロアルキルまたは炭素数6〜18のアリールで置換されていてもよく、
Aは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜4のアルキルであり、nは1〜3の整数であり、
〜Rは、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはt−ブチルであり、
式(1)で表される化合物における少なくとも1つの水素が重水素で置換されていてもよい、
上記[1]に記載の発光層用材料。
【0012】
[3] Arは、フェニル、2−ビフェニリル、3−ビフェニリル、4−ビフェニリル、m−テルフェニル−3−イル、o−テルフェニル−3−イル、o−テルフェニル−4−イル、1−ナフチル、2−ナフチルまたはフェナントリルであり、これは重水素、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチルまたはフェナントリルで置換されていてもよく、
Aは、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはt−ブチルであり、nは1であり、
〜Rは、水素である、
上記[1]または[2]に記載の発光層用材料。
【0013】
[4] 下記式(1−1)、式(1−2)、式(1−46)または式(1−55)で表される化合物である、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の発光層用材料。
【化5】

【0014】
[5] 下記式(1−10)、式(1−21)、式(1−26)、式(1−37)または式(1−235)で表される化合物である、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の発光層用材料。
【化6】

【0015】
[6] 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置され、上記[1]〜[5]のいずれかに記載する発光層用材料を含有する発光層とを有する、有機電界発光素子。
【0016】
[7] 前記発光層に、スチルベン構造を有するアミン、芳香族アミン誘導体およびクマリン誘導体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、上記[6]に記載する有機電界発光素子。
【0017】
[8] さらに、前記陰極と前記発光層との間に配置された電子輸送層および/または電子注入層を有し、該電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、キノリノール系金属錯体、ピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体、ボラン誘導体およびベンゾイミダゾール誘導体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、上記[6]または[7]に記載する有機電界発光素子。
【0018】
[9] 前記電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、さらに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、上記[8]に記載の有機電界発光素子。
【0019】
[10] 上記[6]〜[9]のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた表示装置。
【0020】
[11] 上記[6]〜[9]のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた照明装置。
【発明の効果】
【0021】
本発明の好ましい態様によれば、発光効率が高く、素子寿命が長い有機電界発光素子を提供することができる。特に、高色純度の青色発光素子として、従来の問題を解決することができる。さらに、この有効な有機電界発光素子を備えた表示装置および照明装置などを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本実施形態に係る有機電界発光素子を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
1.一般式(1)で表されるアントラセン化合物
まず、上記一般式(1)で表されるアントラセン化合物について詳細に説明する。本発明の化合物は、9位と10位にそれぞれフェニル基とナフチル基が結合したアントラセン化合物において、ナフチル基(その2位においてアントラセンと結合)の特に7位に特定のアリールを置換させた化合物であり、このような置換位置およびアリール構造を選択することで、発光層用材料としてより優れた発光効率や素子寿命を達成した化合物である。
【0024】
一般式(1)のArにおける「置換されていてもよいアリール」の「アリール」としては、例えば、炭素数6〜30のアリールがあげられる。好ましい「アリール」は炭素数6〜18のアリールであり、より好ましくは炭素数6〜14のアリールであり、さらに好ましくは炭素数6〜12のアリールである。
【0025】
具体的な「アリール」としては、単環系アリールであるフェニル、二環系アリールである(2−,3−,4−)ビフェニリル、縮合二環系アリールである(1−,2−)ナフチル、三環系アリールであるテルフェニリル(m−テルフェニル−2’−イル、m−テルフェニル−4’−イル、m−テルフェニル−5’−イル、o−テルフェニル−3’−イル、o−テルフェニル−4’−イル、p−テルフェニル−2’−イル、m−テルフェニル−2−イル、m−テルフェニル−3−イル、m−テルフェニル−4−イル、o−テルフェニル−2−イル、o−テルフェニル−3−イル、o−テルフェニル−4−イル、p−テルフェニル−2−イル、p−テルフェニル−3−イル、p−テルフェニル−4−イル)、縮合三環系アリールである、アセナフチレン−(1−,3−,4−,5−)イル、フルオレン−(1−,2−,3−,4−,9−)イル、フェナレン−(1−,2−)イル、(1−,2−,3−,4−,9−)フェナントリル、四環系アリールであるクアテルフェニリル(5’−フェニル−m−テルフェニル−2−イル、5’−フェニル−m−テルフェニル−3−イル、5’−フェニル−m−テルフェニル−4−イル、m−クアテルフェニル)、縮合四環系アリールであるトリフェニレン−(1−,2−)イル、ピレン−(1−,2−,4−)イル、ナフタセン−(1−,2−,5−)イル、縮合五環系アリールであるペリレン−(1−,2−,3−)イル、ペンタセン−(1−,2−,5−,6−)イルなどがあげられる。
【0026】
「アリール」としては、これらの中でも好ましくはフェニル、ビフェニリル、テルフェニリル、クアテルフェニリル、ナフチル、フェナントリル、クリセニルまたはトリフェニレニルが挙げられ、さらに好ましくはフェニル、2−ビフェニリル、3−ビフェニリル、4−ビフェニリル、1−ナフチル、2−ナフチルまたはフェナントリルが挙げられ、特に好ましくはフェニル、3−ビフェニリル、1−ナフチルまたは2−ナフチルが挙げられる。
【0027】
「アリール」への置換基としては、高い発光効率と優れた素子寿命が得られるものであれば特に限定されないが、好ましくは、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜12のシクロアルキル、炭素数6〜18のアリールまたはフッ素などが挙げられる。
【0028】
この置換基としての「炭素数1〜12のアルキル」については、直鎖および分枝鎖のいずれでもよい。すなわち、炭素数1〜12の直鎖アルキルまたは炭素数3〜12の分枝鎖アルキルである。より好ましくは、炭素数1〜6のアルキル(炭素数3〜6の分枝鎖アルキル)であり、さらに好ましくは、炭素数1〜4のアルキル(炭素数3〜4の分枝鎖アルキル)である。具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、t−ペンチル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチルまたは2−エチルブチルなどがあげられ、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチルまたはt−ブチルが好ましく、メチル、イソプロピルまたはt−ブチルがより好ましい。
【0029】
また、この置換基としての「炭素数3〜12のシクロアルキル」については、具体例としては、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、メチルシクロペンチル、シクロヘプチル、メチルシクロヘキシル、シクロオクチルまたはジメチルシクロヘキシルなどがあげられる。
【0030】
また、この置換基としての「炭素数6〜18のアリール」については、炭素数6〜14のアリールが好ましく、炭素数6〜10のアリールが特に好ましい。具体例としては、好ましくは、フェニル、(2−,3−,4−)ビフェニリル、(1−,2−)ナフチル、(1−,2−,3−,4−,9−)フェナントリルなどであり、特に好ましくはフェニルや(1−,2−)ナフチルである。
【0031】
「アリール」への置換基については、無置換であることが好ましいが、置換基が存在する場合には、その数は例えば最大置換可能な数であり、好ましくは1〜3個、より好ましくは1〜2個、さらに好ましくは1個である。
【0032】
一般式(1)のAにおける「炭素数1〜4のアルキル」や「炭素数3〜6のシクロアルキル」としては、上述したArの置換基としてのアルキルやシクロアルキルの説明を引用することができる。
【0033】
Aは水素であることが好ましいが、Aが置換基として存在する場合には、その数を示すnは、1〜5の整数であり、好ましくは1〜3であり、より好ましくは1である。
【0034】
一般式(1)のR〜Rにおける「炭素数1〜4のアルキル」としては、上述したArの置換基としてのアルキルの説明を引用することができる。R〜Rとしては、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはt−ブチルが好ましく、水素がより好ましい。
【0035】
また、一般式(1)で表される化合物を構成する、アントラセン骨格における水素原子、アントラセンの9位や10位に置換するフェニル基やナフチル基における水素原子、また、ArやAやR〜Rにおける水素原子の全てまたは一部が重水素であってもよい。
【0036】
上記式(1)で表される化合物の具体例としては、例えば、下記式(1−1)〜式(1−252)で表される化合物、および下記式(1−253)〜式(1−261)で表される化合物があげられる。下記化合物の中でも、下記式(1−1)〜式(1−19)、式(1−21)〜式(1−27)、式(1−30)、式(1−34)、式(1−37)、式(1−38)、式(1−46)〜式(1−50)、式(1−55)〜式(1−57)、式(1−64)〜式(1−66)、式(1−73)、式(1−82)、式(1−83)、式(1−98)、式(1−106)、式(1−253)〜式(1−255)および式(1−257)〜式(1−261)で表される化合物が好ましく、下記式(1−1)〜式(1−6)、式(1−10)、式(1−21)、式(1−22)、式(1−25)、式(1−26)、式(1−37)、式(1−46)、式(1−47)、式(1−55)、式(1−64)〜式(1−66)、式(1−73)、式(1−253)〜式(1−255)および式(1−257)〜式(1−260)で表される化合物がさらに好ましい。また、最も好ましくは、式(1−1)、式(1−2)、式(1−10)、式(1−21)、式(1−26)、式(1−37)、式(1−46)、式(1−55)および式(1−253)で表される化合物である。
【0037】
【化7】


【0038】
【化8】

【0039】
【化9】

【0040】
【化10】

【0041】
【化11】

【0042】
【化12】

【0043】
【化13】

【0044】
【化14】

【0045】
【化15】

【0046】
【化16】

【0047】
【化17】

【0048】
【化18】

【0049】
【化19】

【0050】
【化20】

【0051】
【化21】

【0052】
【化22】

【0053】
【化23】

【0054】
【化24】

【0055】
【化25】

【0056】
【化26】

【0057】
【化27】

【0058】
【化28】

【0059】
【化29】

【0060】
【化30】

【0061】
【化31】

【0062】
【化32】

【0063】
【化33】

【0064】
【化34】

【0065】
【化35】

【0066】
2.式(1)で表されるアントラセン化合物の製造方法
式(1)で表されるアントラセン化合物は、既知の合成法を利用して製造することができる。例えば、下記の反応(A−1)〜(A−3)に示す経路にしたがって合成することができる。また、下記の反応(B−1)〜(B−5)に示す経路にしたがっても合成することもできる。
【0067】
まず、反応(A−1)〜(A−3)に示す経路について説明する。まず、反応(A−1)では、塩基の存在下、2,7−ナフタレンジオールにトリフルオロメタンスルホン酸無水物を反応させることで、2,7−ジトリフラートナフタレンを合成することができる。
【0068】
【化36】

【0069】
次に、反応(A−2)では、パラジウム触媒を用いて、塩基の存在下、2,7−ジトリフラートナフタレンに1当量のアリールボロン酸(ArB(OH))を鈴木カップリング反応させることで、アリール(Ar)を有するトリフラートナフタレン誘導体を合成することができる。なお、アリールボロン酸におけるアリール(Ar)は、式(1)中のArと同じである。
【0070】
【化37】

【0071】
最後に、反応(A−3)では、パラジウム触媒を用いて、塩基の存在下、アリールを有するトリフラートナフタレン誘導体にフェニルアントラセンボロン酸誘導体を鈴木カップリング反応させることにより、本発明の式(1)で表されるアントラセン化合物を合成することができる。なお、フェニルアントラセンボロン酸誘導体における置換基(A)、その置換基数(n)および置換基(R〜R)は、式(1)中のA、nおよびR〜Rと同じである。
【0072】
【化38】

【0073】
次に、反応(B−1)〜(B−5)に示す経路について説明する。まず、反応(B−1)では、塩基の存在下、7−メトキシ−2−ナフトールにトリフルオロメタンスルホン酸無水物を反応させることにより、7−メトキシナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナートを合成することができる。
【0074】
【化39】

【0075】
次に、反応(B−2)では、パラジウム触媒を用いて、塩基の存在下、7−メトキシナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナートにフェニルアントラセンボロン酸誘導体を鈴木カップリング反応させることにより、9−(7−メトキシナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン誘導体を合成することができる。なお、フェニルアントラセンボロン酸誘導体における置換基(A)、その置換基数(n)および置換基(R〜R)は、式(1)中のA、nおよびR〜Rと同じである。
【0076】
【化40】

【0077】
次に、反応(B−3)では、9−(7−メトキシナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン誘導体にピリジン塩酸塩を反応させることにより、7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフトール誘導体を合成することができる。
【0078】
【化41】

【0079】
さらに、反応(B−4)では、塩基の存在下、7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフトール誘導体にトリフルオロメタンスルホン酸無水物を反応させることにより、7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート誘導体を合成することができる。
【0080】
【化42】

【0081】
最後に、反応(B−5)では、パラジウム触媒を用いて、塩基の存在下、7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート誘導体にアリールボロン酸(ArB(OH))を鈴木カップリング反応させることにより、本発明の式(1)で表されるアントラセン化合物を合成することができる。なお、アリールボロン酸におけるアリール(Ar)は、式(1)中のArと同じである。
【0082】
【化43】

【0083】
上述した反応(A−2)、反応(A−3)、反応(B−2)および反応(B−5)においてパラジウム触媒を用いる場合には、例えば、Pd(PPh、PdCl(PPh、Pd(OAc)、トリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウム(0)、トリス(ジベンジリデンアセトン)二パラジウムクロロホルム錯体(0)、[1.1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリトジクロロメタン錯体(1:1)などを用いることができる。
【0084】
また、反応促進のため、場合によりこれらのパラジウム化合物にホスフィン化合物を加えてもよい。ホスフィン化合物としては、例えば、トリ(t−ブチル)ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、1−(N,N−ジメチルアミノメチル)−2−(ジt−ブチルホスフィノ)フェロセン、1−(N,N−ジブチルアミノメチル)−2−(ジt−ブチルホスフィノ)フェロセン、1−(メトキシメチル)−2−(ジt−ブチルホスフィノ)フェロセン、1,1’−ビス(ジt−ブチルホスフィノ)フェロセン、2,2’−ビス(ジt−ブチルホスフィノ)−1,1’−ビナフチル、2−メトキシ−2’−(ジt−ブチルホスフィノ)−1,1’−ビナフチルなどが挙げられる。
【0085】
また、パラジウム触媒と共に用いられる塩基としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、ナトリウムエトキシド、ナトリウムt−ブトキシド、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、リン酸三カリウム、フッ化カリウムなどが挙げられる。
【0086】
さらに、上述した反応(A−2)、反応(A−3)、反応(B−2)および反応(B−5)において用いられる溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、t−ブチルメチルエーテル、1,4−ジオキサン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、シクロペンチルメチルエーテルなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよく、混合溶媒として用いてもよい。反応は通常50〜180℃の温度範囲で実施されるが、より好ましくは70〜130℃である。
【0087】
また、反応(A−1)、反応(B−1)および反応(B−4)において塩基を用いる場合には、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、リン酸三カリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジンなどを用いることができる。
【0088】
また、反応(A−1)、反応(B−1)および反応(B−4)において用いられる溶媒としては、例えば、ピリジン、トルエン、キシレン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、CHCl、CHClCHCNなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよく、混合溶媒として用いてもよい。反応は通常−10〜50℃の温度範囲で実施されるが、より好ましくは0〜30℃である。
【0089】
また、反応(B−3)で用いられる反応溶媒としては、例えば、1−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、ニトロベンゼン、ジメチルスルホキシド、ジクロロベンゼン、キノリンなどが挙げられる。溶媒は単独で用いてもよく、混合溶媒として用いてもよい。場合によっては、無溶剤でもよい。反応は通常150℃〜220℃の温度範囲で実施されるが、より好ましくは180〜200℃である。
【0090】
また、本発明の化合物には、少なくとも一部の水素原子が重水素で置換されているものも含まれるが、このような化合物は所望の箇所が重水素化された原料を用いることで、上記と同様に合成することができる。
【0091】
3.有機電界発光素子
本発明に係るアントラセン化合物は、例えば、有機電界発光素子の材料として用いることができる。以下に、本実施形態に係る有機電界発光素子について図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る有機電界発光素子を示す概略断面図である。
【0092】
<有機電界発光素子の構造>
図1に示された有機電界発光素子100は、基板101と、基板101上に設けられた陽極102と、陽極102の上に設けられた正孔注入層103と、正孔注入層103の上に設けられた正孔輸送層104と、正孔輸送層104の上に設けられた発光層105と、発光層105の上に設けられた電子輸送層106と、電子輸送層106の上に設けられた電子注入層107と、電子注入層107の上に設けられた陰極108とを有する。
【0093】
なお、有機電界発光素子100は、作製順序を逆にして、例えば、基板101と、基板101上に設けられた陰極108と、陰極108の上に設けられた電子注入層107と、電子注入層107の上に設けられた電子輸送層106と、電子輸送層106の上に設けられた発光層105と、発光層105の上に設けられた正孔輸送層104と、正孔輸送層104の上に設けられた正孔注入層103と、正孔注入層103の上に設けられた陽極102とを有する構成としてもよい。
【0094】
上記各層すべてがなくてはならないわけではなく、最小構成単位を陽極102と発光層105と陰極108とからなる構成として、正孔注入層103、正孔輸送層104、電子輸送層106、電子注入層107は任意に設けられる層である。また、上記各層は、それぞれ単一層からなってもよいし、複数層からなってもよい。
【0095】
有機電界発光素子を構成する層の態様としては、上述する「基板/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」の構成態様の他に、「基板/陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極」、「基板/陽極/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極」、「基板/陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/陰極」、「基板/陽極/発光層/電子輸送層/陰極」、「基板/陽極/発光層/電子注入層/陰極」の構成態様であってもよい。
【0096】
<有機電界発光素子における基板>
基板101は、有機電界発光素子100の支持体となるものであり、通常、石英、ガラス、金属、プラスチックなどが用いられる。基板101は、目的に応じて板状、フィルム状、またはシート状に形成され、例えば、ガラス板、金属板、金属箔、プラスチックフィルム、プラスチックシートなどが用いられる。なかでも、ガラス板、および、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂製の板が好ましい。ガラス基板であれば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどが用いられ、また、厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、例えば、0.2mm以上あればよい。厚さの上限値としては、例えば、2mm以下、好ましくは1mm以下である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、SiOなどのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することができる。また、基板101には、ガスバリア性を高めるために、少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜などのガスバリア膜を設けてもよく、特にガスバリア性が低い合成樹脂製の板、フィルムまたはシートを基板101として用いる場合にはガスバリア膜を設けるのが好ましい。
【0097】
<有機電界発光素子における陽極>
陽極102は、発光層105へ正孔を注入する役割を果たすものである。なお、陽極102と発光層105との間に正孔注入層103および/または正孔輸送層104が設けられている場合には、これらを介して発光層105へ正孔を注入することになる。
【0098】
陽極102を形成する材料としては、無機化合物および有機化合物があげられる。無機化合物としては、例えば、金属(アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロムなど)、金属酸化物(インジウムの酸化物、スズの酸化物、インジウム−スズ酸化物(ITO)、インジウム−亜鉛酸化物(IZO)など)、ハロゲン化金属(ヨウ化銅など)、硫化銅、カーボンブラック、ITOガラスやネサガラスなどがあげられる。有機化合物としては、例えば、ポリ(3−メチルチオフェン)などのポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなどがあげられる。その他、有機電界発光素子の陽極として用いられている物質の中から適宜選択して用いることができる。
【0099】
透明電極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されないが、発光素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、300Ω/□以下のITO基板であれば素子電極として機能するが、現在では10Ω/□程度の基板の供給も可能になっていることから、例えば100〜5Ω/□、好ましくは50〜5Ω/□の低抵抗品を使用することが特に望ましい。ITOの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常50〜300nmの間で用いられることが多い。
【0100】
<有機電界発光素子における正孔注入層、正孔輸送層>
正孔注入層103は、陽極102から移動してくる正孔を、効率よく発光層105内または正孔輸送層104内に注入する役割を果たすものである。正孔輸送層104は、陽極102から注入された正孔または陽極102から正孔注入層103を介して注入された正孔を、効率よく発光層105に輸送する役割を果たすものである。正孔注入層103および正孔輸送層104は、それぞれ、正孔注入・輸送材料の一種または二種以上を積層、混合するか、正孔注入・輸送材料と高分子結着剤の混合物により形成される。また、正孔注入・輸送材料に塩化鉄(III)のような無機塩を添加して層を形成してもよい。
【0101】
正孔注入・輸送性物質としては電界を与えられた電極間において正極からの正孔を効率よく注入・輸送することが必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率よく輸送することが望ましい。そのためにはイオン化ポテンシャルが小さく、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。
【0102】
正孔注入層103および正孔輸送層104を形成する材料としては、光導電材料において、正孔の電荷輸送材料として従来から慣用されている化合物、p型半導体、有機電界発光素子の正孔注入層および正孔輸送層に使用されている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。それらの具体例は、カルバゾール誘導体(N−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなど)、ビス(N−アリールカルバゾール)またはビス(N−アルキルカルバゾール)などのビスカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体(芳香族第3級アミノ基を主鎖あるいは側鎖に持つポリマー、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(3−メチルフェニル)−4,4’−ジアミノビフェニル、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジナフチル−4,4’−ジアミノビフェニル、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(3−メチルフェニル)−4,4’−ジフェニル−1,1’−ジアミン、N,N’−ジナフチル−N,N’−ジフェニル−4,4’−ジフェニル−1,1’−ジアミン、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニル(フェニル)アミノ)トリフェニルアミンなどのトリフェニルアミン誘導体、スターバーストアミン誘導体など)、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体(無金属、銅フタロシアニンなど)、ピラゾリン誘導体、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリシランなどである。ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが好ましいが、発光素子の作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されるものではない。
【0103】
また、有機半導体の導電性は、そのドーピングにより、強い影響を受けることも知られている。このような有機半導体マトリックス物質は、電子供与性の良好な化合物、または、電子受容性の良好な化合物から構成されている。電子供与物質のドーピングのために、テトラシアノキノンジメタン(TCNQ)または2,3,5,6−テトラフルオロテトラシアノ−1,4−ベンゾキノンジメタン(F4TCNQ)などの強い電子受容体が知られている(例えば、文献「M.Pfeiffer,A.Beyer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73(22),3202-3204(1998)」および文献「J.Blochwitz,M.Pheiffer,T.Fritz,K.Leo,Appl.Phys.Lett.,73(6),729-731(1998)」を参照)。これらは、電子供与型ベース物質(正孔輸送物質)における電子移動プロセスによって、いわゆる正孔を生成する。正孔の数および移動度によって、ベース物質の伝導性が、かなり大きく変化する。正孔輸送特性を有するマトリックス物質としては、例えばベンジジン誘導体(TPDなど)またはスターバーストアミン誘導体(TDATAなど)、あるいは、特定の金属フタロシアニン(特に、亜鉛フタロシアニンZnPcなど)が知られている(特開2005-167175号公報)。
【0104】
<有機電界発光素子における発光層>
発光層105は、電界を与えられた電極間において、陽極102から注入された正孔と、陰極108から注入された電子とを再結合させることにより発光するものである。発光層105を形成する材料としては、正孔と電子との再結合によって励起されて発光する化合物(発光性化合物)であればよく、安定な薄膜形状を形成することができ、かつ、固体状態で強い発光(蛍光)効率を示す化合物であるのが好ましい。本発明では、発光層用の材料として、上記式(1)で表される化合物を用いることができる。
【0105】
発光層は単一層でも複数層からなってもどちらでもよく、それぞれ発光層用材料(ホスト材料、ドーパント材料)により形成される。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ドーピング方法としては、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。
【0106】
ホスト材料の使用量はホスト材料の種類によって異なり、そのホスト材料の特性に合わせて決めればよい。ホスト材料の使用量の目安は、好ましくは発光層用材料全体の50〜99.999重量%であり、より好ましくは80〜99.95重量%であり、さらに好ましくは90〜99.9重量%である。本発明にかかる上記式(1)で表される化合物は特にホスト材料とすることが好ましい。
【0107】
ドーパント材料の使用量はドーパント材料の種類によって異なり、そのドーパント材料の特性に合わせて決めればよい。ドーパントの使用量の目安は、好ましくは発光層用材料全体の0.001〜50重量%であり、より好ましくは0.05〜20重量%であり、さらに好ましくは0.1〜10重量%である。上記の範囲であれば、例えば、濃度消光現象を防止できるという点で好ましい。
【0108】
本発明にかかる上記式(1)で表される化合物と併用することができるホスト材料としては、以前から発光体として知られていたアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体などが挙げられる。
【0109】
また、ドーパント材料としては、特に限定されるものではなく、既知の化合物を用いることができ、所望の発光色に応じて様々な材料の中から選択することができる。具体的には、例えば、フェナンスレン、アントラセン、ピレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ナフトピレン、ジベンゾピレン、ルブレンおよびクリセンなどの縮合環誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾ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、チアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体(特開平1−245087号公報)、ビススチリルアリーレン誘導体(特開平2−247278号公報)、ジアザインダセン誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、フェニルイソベンゾフラン、ジメシチルイソベンゾフラン、ジ(2−メチルフェニル)イソベンゾフラン、ジ(2−トリフルオロメチルフェニル)イソベンゾフラン、フェニルイソベンゾフランなどのイソベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、7−ジアルキルアミノクマリン誘導体、7−ピペリジノクマリン誘導体、7−ヒドロキシクマリン誘導体、7−メトキシクマリン誘導体、7−アセトキシクマリン誘導体、3−ベンゾチアゾリルクマリン誘導体、3−ベンゾイミダゾリルクマリン誘導体、3−ベンゾオキサゾリルクマリン誘導体などのクマリン誘導体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、ポリメチン誘導体、シアニン誘導体、オキソベンゾアンスラセン誘導体、キサンテン誘導体、ローダミン誘導体、フルオレセイン誘導体、ピリリウム誘導体、カルボスチリル誘導体、アクリジン誘導体、オキサジン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、キナクリドン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、フロピリジン誘導体、1,2,5−チアジアゾロピレン誘導体、ピロメテン誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、アクリドン誘導体、デアザフラビン誘導体、フルオレン誘導体およびベンゾフルオレン誘導体などがあげられる。
【0110】
発色光ごとに例示すると、青〜青緑色ドーパント材料としては、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、トリフェニレン、ペリレン、フルオレン、インデン、クリセンなどの芳香族炭化水素化合物やその誘導体、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、9−シラフルオレン、9,9’−スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどの芳香族複素環化合物やその誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、クマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびN,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(3−メチルフェニル)−4,4’−ジフェニル−1,1’−ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などがあげられる。
【0111】
また、緑〜黄色ドーパント材料としては、クマリン誘導体、フタルイミド誘導体、ナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、アクリドン誘導体、キナクリドン誘導体およびルブレンなどのナフタセン誘導体などがあげられ、さらに上記青〜青緑色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール基、ヘテロアリール基、アリールビニル基、アミノ基、シアノ基など長波長化を可能とする置換基を導入した化合物も好適な例としてあげられる。
【0112】
さらに、橙〜赤色ドーパント材料としては、ビス(ジイソプロピルフェニル)ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、アセチルアセトンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするEu錯体などの希土類錯体、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピランやその類縁体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、デアザフラビン誘導体、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、フェノキサジン誘導体、オキサジン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、フェノキサゾン誘導体およびチアジアゾロピレン誘導体などあげられ、さらに上記青〜青緑色および緑〜黄色ドーパント材料として例示した化合物に、アリール基、ヘテロアリール基、アリールビニル基、アミノ基、シアノ基など長波長化を可能とする置換基を導入した化合物も好適な例としてあげられる。
【0113】
その他、ドーパントとしては、化学工業2004年6月号13頁、および、それにあげられた参考文献などに記載された化合物などの中から適宜選択して用いることができる。
【0114】
上述するドーパント材料の中でも、特にスチルベン構造を有するアミン、ペリレン誘導体、ボラン誘導体、芳香族アミン誘導体、クマリン誘導体、ピラン誘導体またはピレン誘導体が好ましい。
【0115】
スチルベン構造を有するアミンは、例えば、下記式で表される。
【化44】

当該式中、Arは炭素数6〜30のアリールに由来するm価の基であり、ArおよびArは、それぞれ独立して炭素数6〜30のアリールであるが、Ar〜Arの少なくとも1つはスチルベン構造を有し、Ar〜Arは置換されていてもよく、そして、mは1〜4の整数である。
【0116】
スチルベン構造を有するアミンは、下記式で表されるジアミノスチルベンがより好ましい。
【化45】

当該式中、ArおよびArは、それぞれ独立して炭素数6〜30のアリールであり、ArおよびArは置換されていてもよい。
【0117】
炭素数6〜30のアリールの具体例は、ベンゼン、ナフタレン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ペリレン、スチルベン、ジスチリルベンゼン、ジスチリルビフェニル、ジスチリルフルオレンなどが挙げられる。
【0118】
スチルベン構造を有するアミンの具体例は、N,N,N’,N’−テトラ(4−ビフェニリル)−4,4’−ジアミノスチルベン、N,N,N’,N’−テトラ(1−ナフチル)−4,4’−ジアミノスチルベン、N,N,N’,N’−テトラ(2−ナフチル)−4,4’−ジアミノスチルベン、N,N’−ジ(2−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−4,4’−ジアミノスチルベン、N,N’−ジ(9−フェナントリル)−N,N’−ジフェニル−4,4’−ジアミノスチルベン、4,4’−ビス[4”−ビス(ジフェニルアミノ)スチリル]−ビフェニル、1,4−ビス[4’−ビス(ジフェニルアミノ)スチリル]−ベンゼン、2,7−ビス[4’−ビス(ジフェニルアミノ)スチリル]−9,9−ジメチルフルオレン、4,4’−ビス(9−エチル−3−カルバゾビニレン)−ビフェニル、4,4’−ビス(9−フェニル−3−カルバゾビニレン)−ビフェニルなどが挙げられる。
また、特開2003-347056号公報、および特開2001-307884号公報などに記載されたスチルベン構造を有するアミンを用いてもよい。
【0119】
ペリレン誘導体としては、例えば、3,10−ビス(2,6−ジメチルフェニル)ペリレン、3,10−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)ペリレン、3,10−ジフェニルペリレン、3,4−ジフェニルペリレン、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン、3,4,9,10−テトラフェニルペリレン、3−(1’−ピレニル)−8,11−ジ(t−ブチル)ペリレン、3−(9’−アントリル)−8,11−ジ(t−ブチル)ペリレン、3,3’−ビス(8,11−ジ(t−ブチル)ペリレニル)などがあげられる。
また、特開平11-97178号公報、特開2000-133457号公報、特開2000-26324号公報、特開2001-267079号公報、特開2001-267078号公報、特開2001-267076号公報、特開2000-34234号公報、特開2001-267075号公報、および特開2001-217077号公報などに記載されたペリレン誘導体を用いてもよい。
【0120】
ボラン誘導体としては、例えば、1,8−ジフェニル−10−(ジメシチルボリル)アントラセン、9−フェニル−10−(ジメシチルボリル)アントラセン、4−(9’−アントリル)ジメシチルボリルナフタレン、4−(10’−フェニル−9’−アントリル)ジメシチルボリルナフタレン、9−(ジメシチルボリル)アントラセン、9−(4’−ビフェニリル)−10−(ジメシチルボリル)アントラセン、9−(4’−(N−カルバゾリル)フェニル)−10−(ジメシチルボリル)アントラセンなどがあげられる。
また、国際公開第2000/40586号パンフレットなどに記載されたボラン誘導体を用いてもよい。
【0121】
芳香族アミン誘導体は、例えば、下記式で表される。
【化46】

当該式中、Arは炭素数6〜30のアリールに由来するn価の基であり、ArおよびArはそれぞれ独立して炭素数6〜30のアリールであり、Ar〜Arは置換されていてもよく、そして、nは1〜4の整数である。
【0122】
特に、Arがアントラセン、クリセンまたはピレンに由来する2価の基であり、ArおよびArがそれぞれ独立して炭素数6〜30のアリールであり、Ar〜Arは置換されていてもよく、そして、nは2である、芳香族アミン誘導体がより好ましい。
【0123】
炭素数6〜30のアリールの具体例は、ベンゼン、ナフタレン、アセナフチレン、フルオレンフェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ペリレン、ペンタセンなどが挙げられる。
【0124】
芳香族アミン誘導体としては、クリセン系としては、例えば、N,N,N’,N’−テトラフェニルクリセン−6,12−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(p−トリル)クリセン−6,12−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(m−トリル)クリセン−6,12−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(4−イソプロピルフェニル)クリセン−6,12−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(ナフタレン−2−イル)クリセン−6,12−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(p−トリル)クリセン−6,12−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−エチルフェニル)クリセン−6,12−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−エチルフェニル)クリセン−6,12−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−イソプロピルフェニル)クリセン−6,12−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−t−ブチルフェニル)クリセン−6,12−ジアミン、N,N’−ビス(4−イソプロピルフェニル)−N,N’−ジ(p−トリル)クリセン−6,12−ジアミンなどが挙げられる。
【0125】
また、ピレン系としては、例えば、N,N,N’,N’−テトラフェニルピレン−1,6−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(p−トリル)ピレン−1,6−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(m−トリル)ピレン−1,6−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(4−イソプロピルフェニル)ピレン−1,6−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(3,4−ジメチルフェニル)ピレン−1,6−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(p−トリル)ピレン−1,6−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−エチルフェニル)ピレン−1,6−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−エチルフェニル)ピレン−1,6−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−イソプロピルフェニル)ピレン−1,6−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−t−ブチルフェニル)ピレン−1,6−ジアミン、N,N’−ビス(4−イソプロピルフェニル)−N,N’−ジ(p−トリル)ピレン−1,6−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(3,4−ジメチルフェニル)−3,8−ジフェニルピレン−1,6−ジアミンなどが挙げられる。
【0126】
また、アントラセン系としては、例えば、N,N,N,N−テトラフェニルアントラセン−9,10−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(p−トリル)アントラセン−9,10−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラ(m−トリル)アントラセン−9,10−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(4−イソプロピルフェニル)アントラセン−9,10−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(p−トリル)アントラセン−9,10−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(m−トリル)アントラセン−9,10−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−エチルフェニル)アントラセン−9,10−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−エチルフェニル)アントラセン−9,10−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−イソプロピルフェニル)アントラセン−9,10−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−t−ブチルフェニル)アントラセン−9,10−ジアミン、N,N’−ビス(4−イソプロピルフェニル)−N,N’−ジ(p−トリル)アントラセン−9,10−ジアミン、2,6−ジ−t−ブチル−N,N,N’,N’−テトラ(p−トリル)アントラセン−9,10−ジアミン、2,6−ジ−t−ブチル−N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(4−イソプロピルフェニル)アントラセン−9,10−ジアミン、2,6−ジ−t−ブチル−N,N’−ビス(4−イソプロピルフェニル)−N,N’−ジ(p−トリル)アントラセン−9,10−ジアミン、2,6−ジシクロヘキシル−N,N’−ビス(4−イソプロピルフェニル)−N,N’−ジ(p−トリル)アントラセン−9,10−ジアミン、2,6−ジシクロヘキシル−N,N’−ビス(4−イソプロピルフェニル)−N,N’−ビス(4−t−ブチルフェニル)アントラセン−9,10−ジアミン、9,10−ビス(4−ジフェニルアミノ−フェニル)アントラセン、9,10−ビス(4−ジ(1−ナフチルアミノ)フェニル)アントラセン、9,10−ビス(4−ジ(2−ナフチルアミノ)フェニル)アントラセン、10−ジ−p−トリルアミノ−9−(4−ジ−p−トリルアミノ−1−ナフチル)アントラセン、10−ジフェニルアミノ−9−(4−ジフェニルアミノ−1−ナフチル)アントラセン、10−ジフェニルアミノ−9−(6−ジフェニルアミノ−2−ナフチル)アントラセンなどが挙げられる。
【0127】
また、ピレン系としては、例えば、N,N,N,N−テトラフェニル−1,8−ピレン−1,6−ジアミン、N−ビフェニル−4イル−N−ビフェニル−1,8−ピレン−1,6−ジアミン、N,N−ジフェニル−N,N−ビス−(4−トリメチルシラニル−フェニル)−1H,8H−ピレン−1,6−ジアミンなどが挙げられる。
【0128】
また、他には、[4−(4−ジフェニルアミノ−フェニル)ナフタレン−1−イル]−ジフェニルアミン、[6−(4−ジフェニルアミノ−フェニル)ナフタレン−2−イル]−ジフェニルアミン、4,4’−ビス[4−ジフェニルアミノナフタレン−1−イル]ビフェニル、4,4’−ビス[6−ジフェニルアミノナフタレン−2−イル]ビフェニル、4,4”−ビス[4−ジフェニルアミノナフタレン−1−イル]−p−テルフェニル、4,4”−ビス[6−ジフェニルアミノナフタレン−2−イル]−p−テルフェニルなどがあげられる。
また、特開2006-156888号公報などに記載された芳香族アミン誘導体を用いてもよい。
【0129】
クマリン誘導体としては、クマリン−6、クマリン−334などがあげられる。
また、特開2004-43646号公報、特開2001-76876号公報、および特開平6-298758号公報などに記載されたクマリン誘導体を用いてもよい。
【0130】
ピラン誘導体としては、下記のDCM、DCJTBなどがあげられる。
【化47】

また、特開2005-126399号公報、特開2005-097283号公報、特開2002-234892号公報、特開2001-220577号公報、特開2001-081090号公報、および特開2001-052869号公報などに記載されたピラン誘導体を用いてもよい。
【0131】
<有機電界発光素子における電子注入層、電子輸送層>
電子注入層107は、陰極108から移動してくる電子を、効率よく発光層105内または電子輸送層106内に注入する役割を果たすものである。電子輸送層106は、陰極108から注入された電子または陰極108から電子注入層107を介して注入された電子を、効率よく発光層105に輸送する役割を果たすものである。電子輸送層106および電子注入層107は、それぞれ、電子輸送・注入材料の一種または二種以上を積層、混合するか、電子輸送・注入材料と高分子結着剤の混合物により形成される。
【0132】
電子注入・輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送することをつかさどる層であり、電子注入効率が高く、注入された電子を効率よく輸送することが望ましい。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たす場合には、電子輸送能力がそれ程高くなくても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料と同等に有する。したがって、本実施形態における電子注入・輸送層は、正孔の移動を効率よく阻止できる層の機能も含まれてもよい。
【0133】
電子輸送層106または電子注入層107を形成する材料(電子輸送材料)としては、光導電材料において電子伝達化合物として従来から慣用されている化合物、有機電界発光素子の電子注入層および電子輸送層に使用されている公知の化合物の中から任意に選択して用いることができる。
【0134】
電子輸送層または電子注入層に用いられる材料としては、炭素、水素、酸素、硫黄、ケイ素およびリンの中から選ばれる一種以上の原子で構成される芳香環もしくは複素芳香環からなる化合物、ピロール誘導体およびその縮合環誘導体および電子受容性窒素を有する金属錯体の中から選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましい。具体的には、ナフタレン、アントラセンなどの縮合環系芳香環誘導体、4,4’−ビス(ジフェニルエテニル)ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、カルバゾール誘導体およびインドール誘導体などがあげられる。電子受容性窒素を有する金属錯体としては、例えば、ヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体およびベンゾキノリン金属錯体などがあげられる。これらの材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。
【0135】
また、他の電子伝達化合物の具体例として、ピリジン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントロリン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体(1,3−ビス[(4−t−ブチルフェニル)1,3,4−オキサジアゾリル]フェニレンなど)、チオフェン誘導体、トリアゾール誘導体(N−ナフチル−2,5−ジフェニル−1,3,4−トリアゾールなど)、チアジアゾール誘導体、オキシン誘導体の金属錯体、キノリノール系金属錯体、キノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体のポリマー、ベンザゾール類化合物、ガリウム錯体、ピラゾール誘導体、パーフルオロ化フェニレン誘導体、トリアジン誘導体、ピラジン誘導体、ベンゾキノリン誘導体(2,2’−ビス(ベンゾ[h]キノリン−2−イル)−9,9’−スピロビフルオレンなど)、イミダゾピリジン誘導体、ボラン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体(トリス(N−フェニルベンゾイミダゾール−2−イル)ベンゼンなど)、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、キノリン誘導体、テルピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、テルピリジン誘導体(1,3−ビス(4’−(2,2’:6’2”−テルピリジニル))ベンゼンなど)、ナフチリジン誘導体(ビス(1−ナフチル)−4−(1,8−ナフチリジン−2−イル)フェニルホスフィンオキサイドなど)、アルダジン誘導体、カルバゾール誘導体、インドール誘導体、リンオキサイド誘導体、ビススチリル誘導体などがあげられる。
【0136】
また、電子受容性窒素を有する金属錯体を用いることもでき、例えば、キノリノール系金属錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体およびベンゾキノリン金属錯体などがあげられる。
【0137】
上述した材料は単独でも用いられるが、異なる材料と混合して使用しても構わない。
【0138】
上述した材料の中でも、キノリノール系金属錯体、ビピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体またはボラン誘導体が好ましい。
【0139】
キノリノール系金属錯体は、下記一般式(E−1)で表される化合物である。
【化48】

式中、R〜Rは水素または置換基であり、MはLi、Al、Ga、BeまたはZnであり、nは1〜3の整数である。
【0140】
キノリノール系金属錯体の具体例としては、8−キノリノールリチウム、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム、トリス(4−メチル−8−キノリノラート)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノラート)アルミニウム、トリス(3,4−ジメチル−8−キノリノラート)アルミニウム、トリス(4,5−ジメチル−8−キノリノラート)アルミニウム、トリス(4,6−ジメチル−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(フェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2−メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3−メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(4−メチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(4−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,3−ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,6−ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3,4−ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3,5−ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(3,5−ジ−t−ブチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,6−ジフェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,4,6−トリフェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,4,6−トリメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2,4,5,6−テトラメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(1−ナフトラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)(2−ナフトラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)(2−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)(3−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)(4−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)(3,5−ジメチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)(3,5−ジ−t−ブチルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2−メチル−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2,4−ジメチル−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−4−エチル−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2−メチル−4−エチル−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−4−メトキシ−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2−メチル−4−メトキシ−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−5−シアノ−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2−メチル−5−シアノ−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノリノラート)アルミニウム−μ−オキソ−ビス(2−メチル−5−トリフルオロメチル−8−キノリノラート)アルミニウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリン)ベリリウムなどがあげられる。
【0141】
ビピリジン誘導体は、下記一般式(E−2)で表される化合物である。
【化49】

式中、Gは単なる結合手またはn価の連結基を表し、nは2〜8の整数である。また、ピリジン−ピリジンまたはピリジン−Gの結合に用いられない炭素原子は置換されていてもよい。
【0142】
一般式(E−2)のGとしては、例えば、以下の構造式のものがあげられる。なお、下記構造式中のRは、それぞれ独立して、水素、メチル、エチル、イソプロピル、シクロヘキシル、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、ビフェニリルまたはテルフェニリルである。
【化50】

【0143】
ピリジン誘導体の具体例としては、2,5−ビス(2,2’−ピリジン−6−イル)−1,1−ジメチル−3,4−ジフェニルシロール、2,5−ビス(2,2’−ピリジン−6−イル)−1,1−ジメチル−3,4−ジメシチルシロール、2,5−ビス(2,2’−ピリジン−5−イル)−1,1−ジメチル−3,4−ジフェニルシロール、2,5−ビス(2,2’−ピリジン−5−イル)−1,1−ジメチル−3,4−ジメシチルシロール、9,10−ジ(2,2’−ピリジン−6−イル)アントラセン、9,10−ジ(2,2’−ピリジン−5−イル)アントラセン、9,10−ジ(2,3’−ピリジン−6−イル)アントラセン、9,10−ジ(2,3’−ピリジン−5−イル)アントラセン、9,10−ジ(2,3’−ピリジン−6−イル)−2−フェニルアントラセン、9,10−ジ(2,3’−ピリジン−5−イル)−2−フェニルアントラセン、9,10−ジ(2,2’−ピリジン−6−イル)−2−フェニルアントラセン、9,10−ジ(2,2’−ピリジン−5−イル)−2−フェニルアントラセン、9,10−ジ(2,4’−ピリジン−6−イル)−2−フェニルアントラセン、9,10−ジ(2,4’−ピリジン−5−イル)−2−フェニルアントラセン、9,10−ジ(3,4’−ピリジン−6−イル)−2−フェニルアントラセン、9,10−ジ(3,4’−ピリジン−5−イル)−2−フェニルアントラセン、3,4−ジフェニル−2,5−ジ(2,2’−ピリジン−6−イル)チオフェン、3,4−ジフェニル−2,5−ジ(2,3’−ピリジン−5−イル)チオフェン、6’6”−ジ(2−ピリジル)2,2’:4’,4”:2”,2”’−クアテルピリジンなどがあげられる。
【0144】
フェナントロリン誘導体は、下記一般式(E−3−1)または(E−3−2)で表される化合物である。
【化51】

式中、R〜Rは水素または置換基であり、隣接する基は互いに結合して縮合環を形成してもよく、Gは単なる結合手またはn価の連結基を表し、nは2〜8の整数である。また、一般式(E−3−2)のGとしては、例えば、ビピリジン誘導体の欄で説明したものと同じものがあげられる。
【0145】
フェナントロリン誘導体の具体例としては、4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、9,10−ジ(1,10−フェナントロリン−2−イル)アントラセン、2,6−ジ(1,10−フェナントロリン−5−イル)ピリジン、1,3,5−トリ(1,10−フェナントロリン−5−イル)ベンゼン、9,9’−ジフルオル−ビス(1,10−フェナントロリン−5−イル)、バソクプロインや1,3−ビス(2−フェニル−1,10−フェナントロリン−9−イル)ベンゼンなどがあげられる。
【0146】
特に、フェナントロリン誘導体を電子輸送層、電子注入層に用いた場合について説明する。長時間にわたって安定な発光を得るには、熱的安定性や薄膜形成性に優れた材料が望まれ、フェナントロリン誘導体の中でも、置換基自身が三次元的立体構造を有するか、フェナントロリン骨格とのあるいは隣接置換基との立体反発により三次元的立体構造を有するもの、あるいは複数のフェナントロリン骨格を連結したものが好ましい。さらに、複数のフェナントロリン骨格を連結する場合、連結ユニット中に共役結合、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素、置換もしくは無置換の芳香複素環を含んでいる化合物がより好ましい。
【0147】
ボラン誘導体は、下記一般式(E−4)で表される化合物であり、詳細には特開2007-27587号公報に開示されている。
【化52】

式中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換シリル基、置換されていてもよい窒素含有複素環基、またはシアノ基の少なくとも一つであり、R13〜R16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル基、または置換されていてもよいアリール基であり、Xは、置換されていてもよいアリーレン基であり、Yは、置換されていてもよい炭素数16以下のアリール基、置換ボリル基、または置換されていてもよいカルバゾール基であり、そして、nはそれぞれ独立して0〜3の整数である。
【0148】
上記一般式(E−4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E−4−1)で表される化合物、さらに下記一般式(E−4−1−1)〜(E−4−1−4)で表される化合物が好ましい。具体例としては、9−[4−(4−ジメシチルボリルナフタレン−1−イル)フェニル]カルバゾール、9−[4−(4−ジメシチルボリルナフタレン−1−イル)ナフタレン−1−イル]カルバゾールなどがあげられる。
【化53】

式中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換シリル基、置換されていてもよい窒素含有複素環基、またはシアノ基の少なくとも一つであり、R13〜R16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル基、または置換されていてもよいアリール基であり、R21およびR22は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換シリル基、置換されていてもよい窒素含有複素環基、またはシアノ基の少なくとも一つであり、Xは、置換されていてもよい炭素数20以下のアリーレン基であり、nはそれぞれ独立して0〜3の整数であり、そして、mはそれぞれ独立して0〜4の整数である。
【0149】
【化54】

各式中、R31〜R34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかであり、そして、R35およびR36は、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
【0150】
上記一般式(E−4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E−4−2)で表される化合物、さらに下記一般式(E−4−2−1)で表される化合物が好ましい。
【化55】

式中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換シリル基、置換されていてもよい窒素含有複素環基、またはシアノ基の少なくとも一つであり、R13〜R16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル基、または置換されていてもよいアリール基であり、Xは、置換されていてもよい炭素数20以下のアリーレン基であり、そして、nはそれぞれ独立して0〜3の整数である。
【0151】
【化56】

式中、R31〜R34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかであり、そして、R35およびR36は、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
【0152】
上記一般式(E−4)で表される化合物の中でも、下記一般式(E−4−3)で表される化合物、さらに下記一般式(E−4−3−1)または(E−4−3−2)で表される化合物が好ましい。
【化57】

式中、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、置換されていてもよいアリール基、置換シリル基、置換されていてもよい窒素含有複素環基、またはシアノ基の少なくとも一つであり、R13〜R16は、それぞれ独立して、置換されていてもよいアルキル基、または置換されていてもよいアリール基であり、Xは、置換されていてもよい炭素数10以下のアリーレン基であり、Yは、置換されていてもよい炭素数14以下のアリール基であり、そして、nはそれぞれ独立して0〜3の整数である。
【0153】
【化58】

各式中、R31〜R34は、それぞれ独立して、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかであり、そして、R35およびR36は、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはフェニルのいずれかである。
【0154】
ベンゾイミダゾール誘導体は、下記一般式(E−5)で表される化合物である。
【化59】

式中、Ar〜Arはそれぞれ独立に水素または置換されてもよい炭素数6〜30のアリールである。特に、Arが置換されてもよいアントリルであるベンゾイミダゾール誘導体が好ましい。
【0155】
炭素数6〜30のアリールの具体例は、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、アセナフチレン−1−イル、アセナフチレン−3−イル、アセナフチレン−4−イル、アセナフチレン−5−イル、フルオレン−1−イル、フルオレン−2−イル、フルオレン−3−イル、フルオレン−4−イル、フルオレン−9−イル、フェナレン−1−イル、フェナレン−2−イル、1−フェナントリル、2−フェナントリル、3−フェナントリル、4−フェナントリル,9−フェナントリル、1−アントリル、2−アントリル、9−アントリル、フルオランテン−1−イル、フルオランテン−2−イル、フルオランテン−3−イル、フルオランテン−7−イル、フルオランテン−8−イル、トリフェニレン−1−イル、トリフェニレン−2−イル、ピレン−1−イル、ピレン−2−イル、ピレン−4−イル、クリセン−1−イル、クリセン−2−イル、クリセン−3−イル、クリセン−4−イル、クリセン−5−イル、クリセン−6−イル、ナフタセン−1−イル、ナフタセン−2−イル、ナフタセン−5−イル、ペリレン−1−イル、ペリレン−2−イル、ペリレン−3−イル、ペンタセン−1−イル、ペンタセン−2−イル、ペンタセン−5−イル、ペンタセン−6−イルである。
【0156】
ベンゾイミダゾール誘導体の具体例は、1−フェニル−2−(4−(10−フェニルアントラセン−9−イル)フェニル)−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、2−(4−(10−(ナフタレン−2−イル)アントラセン−9−イル)フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、2−(3−(10−(ナフタレン−2−イル)アントラセン−9−イル)フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、5−(10−(ナフタレン−2−イル)アントラセン−9−イル)−1,2−ジフェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、1−(4−(10−(ナフタレン−2−イル)アントラセン−9−イル)フェニル)−2−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、2−(4−(9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン−2−イル)フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、1−(4−(9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン−2−イル)フェニル)−2−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾール、5−(9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン−2−イル)−1,2−ジフェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾールである。
【0157】
電子輸送層または電子注入層には、さらに、電子輸送層または電子注入層を形成する材料を還元できる物質を含んでいてもよい。この還元性物質は、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも1つを好適に使用することができる。
【0158】
好ましい還元性物質としては、Na(仕事関数2.36eV)、K(同2.28eV)、Rb(同2.16eV)またはCs(同1.95eV)などのアルカリ金属や、Ca(同2.9eV)、Sr(同2.0〜2.5eV)またはBa(同2.52eV)などのアルカリ土類金属が挙げられ、仕事関数が2.9eV以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性物質は、K、RbまたはCsのアルカリ金属であり、さらに好ましくはRbまたはCsであり、最も好ましいのはCsである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への比較的少量の添加により、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。また、仕事関数が2.9eV以下の還元性物質として、これら2種以上のアルカリ金属の組み合わせも好ましく、特に、Csを含んだ組み合わせ、例えば、CsとNa、CsとK、CsとRb、またはCsとNaとKとの組み合わせが好ましい。Csを含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子輸送層または電子注入層を形成する材料への添加により、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。
【0159】
<有機電界発光素子における陰極>
陰極108は、電子注入層107および電子輸送層106を介して、発光層105に電子を注入する役割を果たすものである。
【0160】
陰極108を形成する材料としては、電子を有機層に効率よく注入できる物質であれば特に限定されないが、陽極102を形成する材料と同様のものを用いることができる。なかでも、スズ、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金、鉄、亜鉛、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムおよびマグネシウムなどの金属またはそれらの合金(マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、フッ化リチウム/アルミニウムなどのアルミニウム−リチウム合金など)などが好ましい。電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は一般に大気中で不安定であることが多い。この点を改善するために、例えば、有機層に微量のリチウム、セシウムやマグネシウムをドーピングして、安定性の高い電極を使用する方法が知られている。その他のドーパントとしては、フッ化リチウム、フッ化セシウム、酸化リチウムおよび酸化セシウムのような無機塩も使用することができる。ただし、これらに限定されるものではない。
【0161】
さらに、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、スズ、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などを積層することが、好ましい例としてあげられる。これらの電極の作製法も、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなど、導通を取ることができれば特に制限されない。
【0162】
<各層で用いてもよい結着剤>
以上の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層に用いられる材料は単独で各層を形成することができるが、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル樹脂、ABS樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用いることも可能である。
【0163】
<有機電界発光素子の作製方法>
有機電界発光素子を構成する各層は、各層を構成すべき材料を蒸着法、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、印刷法、スピンコート法またはキャスト法、コーティング法などの方法で薄膜とすることにより、形成することができる。このようにして形成された各層の膜厚については特に限定はなく、材料の性質に応じて適宜設定することができるが、通常2nm〜5000nmの範囲である。膜厚は通常、水晶発振式膜厚測定装置などで測定できる。蒸着法を用いて薄膜化する場合、その蒸着条件は、材料の種類、膜の目的とする結晶構造および会合構造などにより異なる。蒸着条件は一般的に、ボート加熱温度+50〜+400℃、真空度10−6〜10−3Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−150〜+300℃、膜厚2nm〜5μmの範囲で適宜設定することが好ましい。
【0164】
次に、有機電界発光素子を作製する方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ホスト材料とドーパント材料からなる発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機電界発光素子の作製法について説明する。適当な基板上に、陽極材料の薄膜を蒸着法などにより形成させて陽極を作製した後、この陽極上に正孔注入層および正孔輸送層の薄膜を形成させる。この上にホスト材料とドーパント材料を共蒸着し薄膜を形成させて発光層とし、この発光層の上に電子輸送層、電子注入層を形成させ、さらに陰極用物質からなる薄膜を蒸着法などにより形成させて陰極とすることにより、目的の有機電界発光素子が得られる。なお、上述の有機電界発光素子の作製においては、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
【0165】
このようにして得られた有機電界発光素子に直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を−の極性として印加すればよく、電圧2〜40V程度を印加すると、透明または半透明の電極側(陽極または陰極、および両方)より発光が観測できる。また、この有機電界発光素子は、パルス電流や交流電流を印加した場合にも発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【0166】
<有機電界発光素子の応用例>
また、本発明は、有機電界発光素子を備えた表示装置または有機電界発光素子を備えた照明装置などにも応用することができる。
有機電界発光素子を備えた表示装置または照明装置は、本実施形態にかかる有機電界発光素子と公知の駆動装置とを接続するなど公知の方法によって製造することができ、直流駆動、パルス駆動、交流駆動など公知の駆動方法を適宜用いて駆動することができる。
【0167】
表示装置としては、例えば、カラーフラットパネルディスプレイなどのパネルディスプレイ、フレキシブルカラー有機電界発光(EL)ディスプレイなどのフレキシブルディスプレイなどがあげられる(例えば、特開平10-335066号公報、特開2003-321546号公報、特開2004-281086号公報など参照)。また、ディスプレイの表示方式としては、例えば、マトリクスおよび/またはセグメント方式などがあげられる。なお、マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【0168】
マトリクスとは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置されたものをいい、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が300μm以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がmmオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【0169】
セグメント方式(タイプ)では、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、決められた領域を発光させることになる。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などがあげられる。
【0170】
照明装置としては、例えば、室内照明などの照明装置、液晶表示装置のバックライトなどがあげられる(例えば、特開2003-257621号公報、特開2003-277741号公報、特開2004-119211号公報など参照)。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライトとしては、従来方式のものが蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であることを考えると、本実施形態に係る発光素子を用いたバックライトは薄型で軽量が特徴になる。
【実施例】
【0171】
まず実施例で用いたアントラセン化合物の合成例について、以下に説明する。
【0172】
<式(1−1)で表される化合物の合成例>
【化60】

【0173】
<ナフタレン−2,7−ジイル ビス(トリフルオロメタンスルホナート)の合成>
まず、窒素雰囲気下、2,7−ナフタレンジオール48.1gおよびピリジン380mlをフラスコに入れ、0℃まで冷却した後、トリフルオロメタンスルホン酸無水物203.1gをゆっくり滴下した。その後、反応液を0℃で1時間、室温で2時間攪拌した。次に、反応液に水を加え、トルエンで目的成分を抽出し、有機層を減圧濃縮して得られた粗製品を、シリカゲルでカラム精製(溶媒:へプタン/トルエン=6/1(容量比))を行い、第1の中間体化合物であるナフタレン−2,7−ジイル ビス(トリフルオロメタンスルホナート)112.4g(収率:88%)を得た。下記「反応1」にそのスキームを示す。
【0174】
【化61】

【0175】
<7−フェニルナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナートの合成>
次に、窒素雰囲気下、第1の中間体化合物であるナフタレン−2,7−ジイル ビス(トリフルオロメタンスルホナート)10.6g、フェニルボロン酸3.05g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)0.29g、リン酸カリウム10.6gおよびテトラヒドロフラン(THF)とイソプロピルアルコール(IPA)との混合溶媒100ml(THF/IPA=4/1(容量比))をフラスコに入れ、3時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、水を加え、トルエンで目的成分を抽出した。さらに、有機層を減圧濃縮して得られた粗製品をシリカゲルでカラム精製(溶媒:ヘプタン)を行い、第2の中間体化合物である7−フェニルナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート6.2g(収率:70%)を得た。下記「反応2」にそのスキームを示す。
【0176】
【化62】

【0177】
<9−フェニル−10−(7−フェニルナフタレン−2−イル)アントラセンの合成>
最後に、窒素雰囲気下、第2の中間体化合物である7−フェニルナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート6.2g、(10−フェニルアントラセン−9−イル)ボロン酸5.25g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)0.41g、リン酸カリウム7.48gおよびトルエンとエタノールとの混合溶媒70ml(トルエン/エタノール=4/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水7mlを加え3時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、有機層を分取して飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を除去し、溶媒を減圧留去して得られた固体をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った。その後、メタノールと酢酸エチルとの混合溶剤(メタノール/酢酸エチル=4/1(容量比))で洗浄し、トルエンで再結晶を行い、さらに、昇華精製をして、目的の式(1−1)で表される化合物である9−フェニル−10−(7−フェニルナフタレン−2−イル)アントラセン5.3g(収率:66%)を得た。下記「反応3」にそのスキームを示す。
【0178】
【化63】

【0179】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−1)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=8.11(s,1H)、8.10(d,2H)、8.04(s,1H)、7.88〜7.86(dd,1H)、7.78〜7.72(m,6H)、7.64〜7.49(m,8H)、7.41〜7.30(m,5H).
【0180】
目的化合物(1−1)のガラス転移温度(Tg)は、104.4℃であった。
[測定機器:Diamond DSC (PERKIN−ELMER社製); 測定条件: 冷却速度200℃/Min.、昇温速度10℃/Min.]
【0181】
<式(1−2)で表される化合物の合成例>
【化64】

【0182】
<7−([1,1’−ビフェニル]−3−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナートの合成>
窒素雰囲気下、上記反応1で得られた第1の中間体化合物であるナフタレン−2,7−ジイル ビス(トリフルオロメタンスルホナート)25.5g、m−ビフェニルボロン酸11.9g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)1.39g、リン酸カリウム25.5gおよびテトラヒドロフラン(THF)とイソプロピルアルコール(IPA)との混合溶媒100ml(THF/IPA=4/1(容量比))をフラスコに入れ、4時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、水を加え、トルエンで目的成分を抽出した。さらに、有機層を減圧濃縮して得られた粗製品をシリカゲルでカラム精製(溶媒:ヘプタン)を行い、第3の中間体化合物である7−([1,1’−ビフェニル]−3−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート14.8g(収率:60%)を得た。下記「反応4」にそのスキームを示す。
【0183】
【化65】

【0184】
<9−(7−([1,1’−ビフェニル]−3−イル)ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセンの合成>
窒素雰囲気下、第3の中間体化合物である7−([1,1’−ビフェニル]−3−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート14.0g、(10−フェニルアントラセン−9−イル)ボロン酸9.7g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)1.33g、リン酸カリウム13.87gおよびトルエンとエタノールとの混合溶媒130ml(トルエン/エタノール=4/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水13mlを加え4時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、有機層を分取して飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を除去し、溶媒を減圧留去して得られた固体をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った。その後、メタノールと酢酸エチルとの混合溶剤(メタノール/酢酸エチル=4/1(容量比))で洗浄し、トルエンで再結晶を行い、さらに、昇華精製をして、目的の式(1−2)で表される化合物である9−(7−([1,1’−ビフェニル]−3−イル)ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン10.2g(収率:59%)を得た。下記「反応5」にそのスキームを示す。
【0185】
【化66】

【0186】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−2)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=8.16(s,1H)、8.13〜8.11(q,2H)、8.06(s,1H)、7.98(t,1H)、7.94〜7.92(dd,1H)、7.76〜7.46(m,17H)、7.40〜7.30(m,5H).
【0187】
目的化合物(1−2)のガラス転移温度(Tg)は、107.9℃であった。
[測定機器:Diamond DSC (PERKIN−ELMER社製); 測定条件: 冷却速度200℃/Min.、昇温速度10℃/Min.]
【0188】
<式(1−46)で表される化合物の合成例>
【化67】

【0189】
<[1,2’−ビナフタレン]−7’−イル トリフルオロメタンスルホナートの合成>
窒素雰囲気下、上記反応1で得られた第1の中間体化合物であるナフタレン−2,7−ジイル ビス(トリフルオロメタンスルホナート)31.8g、1−ナフタレンボロン酸12.9g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)1.73g、リン酸カリウム31.8gおよびテトラヒドロフラン(THF)とイソプロピルアルコール(IPA)との混合溶媒300ml(THF/IPA=4/1(容量比))をフラスコに入れ、4時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、水を加え、トルエンで目的成分を抽出した。さらに、有機層を減圧濃縮して得られた粗製品をシリカゲルでカラム精製(溶媒:ヘプタン)を行い、第4の中間体化合物である[1,2’−ビナフタレン]−7’−イル トリフルオロメタンスルホナート19.8g(収率:66%)を得た。下記「反応6」にそのスキームを示す。
【0190】
【化68】

【0191】
<9−([1,2’−ビナフタレン]−7’−イル)−10−フェニルアントラセンの合成>
窒素雰囲気下、第4の中間体化合物である[1,2’−ビナフタレン]−7’−イル トリフルオロメタンスルホナート15.9g、(10−フェニルアントラセン−9−イル)ボロン酸11.9g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)1.39g、リン酸カリウム16.98gおよびトルエンとエタノールとの混合溶媒160ml(トルエン/エタノール=4/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水16mlを加え4時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、メタノールを100ml添加して、沈殿をろ過した。沈殿をさらにメタノールと水で洗浄し、目的の式(1−46)で表される化合物の粗製品が得られた。その粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った後、メタノールと酢酸エチルとの混合溶剤(メタノール/酢酸エチル=4/1(容量比))で洗浄し、トルエンで再結晶を行い、さらに、昇華精製をして、目的化合物である9−([1,2’−ビナフタレン]−7’−イル)−10−フェニルアントラセン7.1g(収率:36%)を得た。下記「反応7」にそのスキームを示す。
【0192】
【化69】

【0193】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−46)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=8.17(d,1H)、8.14(d,1H)、8.06(t,3H)、7.95〜7.91(m,2H)、7.79〜7.46(m,15H)、7.36〜7.32(m,4H).
【0194】
目的化合物(1−46)のガラス転移温度(Tg)は、129.3℃であった。
[測定機器:Diamond DSC (PERKIN−ELMER社製); 測定条件: 冷却速度200℃/Min.、昇温速度10℃/Min.]
【0195】
<式(1−55)で表される化合物の合成例>
【化70】

【0196】
<[2,2’−ビナフタレン]−7−イル トリフルオロメタンスルホナートの合成>
窒素雰囲気下、上記反応1で得られた第1の中間体化合物であるナフタレン−2,7−ジイル ビス(トリフルオロメタンスルホナート)31.8g、2−ナフタレンボロン酸12.9g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)1.73g、リン酸カリウム31.8gおよびテトラヒドロフラン(THF)とイソプロピルアルコール(IPA)との混合溶媒300ml(THF/IPA=4/1(容量比))をフラスコに入れ、5時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、水を加え、トルエンで目的成分を抽出した。さらに、有機層を減圧濃縮して得られた粗製品をシリカゲルでカラム精製(溶媒:ヘプタン)を行い、第5の中間体化合物である[2,2’−ビナフタレン]−7−イル トリフルオロメタンスルホナート13.4g(収率:44%)を得た。下記「反応8」にそのスキームを示す。
【0197】
【化71】

【0198】
<9−([2,2’−ビナフタレン]−7−イル)−10−フェニルアントラセンの合成>
窒素雰囲気下、第5の中間体化合物である[2,2’−ビナフタレン]−7−イル トリフルオロメタンスルホナート10g、(10−フェニルアントラセン−9−イル)ボロン酸7.4g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)0.57g、リン酸カリウム10.55gおよびトルエンとエタノールとの混合溶媒100ml(トルエン/エタノール=4/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水10mlを加え3時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、メタノールを60ml添加して、沈殿をろ過した。沈殿をさらにメタノールと水で洗浄し、目的の式(1−55)で表される化合物の粗製品が得られた。その粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った後、メタノールと酢酸エチルとの混合溶剤(メタノール/酢酸エチル=4/1(容量比))で洗浄し、トルエンで再結晶を行い、さらに、昇華精製をして、目的化合物である9−([2,2’−ビナフタレン]−7−イル)−10−フェニルアントラセン6.6g(収率:53%)を得た。下記「反応9」にそのスキームを示す。
【0199】
【化72】

【0200】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−55)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=8.24(s,1H)、8.22(s,1H)、8.15〜8.08(q,2H)、8.08(s,1H)、8.02〜7.89(m,5H)、7.78〜7.73(m,4H)、7.65〜7.50(m,8H)、7.37〜7.31(m,4H).
【0201】
目的化合物(1−55)のガラス転移温度(Tg)は、116.0℃であった。
[測定機器:Diamond DSC (PERKIN−ELMER社製); 測定条件: 冷却速度200℃/Min.、昇温速度10℃/Min.]
【0202】
<式(1−4)で表される化合物の合成例>
【化73】

【0203】
<7−メトキシナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナートの合成>
まず、窒素雰囲気下、7−メトキシ−2−ナフトール75gおよびピリジン200mlをフラスコに入れ、0℃まで冷却した後、トリフルオロメタンスルホン酸無水物146gをゆっくり滴下した。その後、反応液を0℃で1時間、室温で2時間攪拌した。次に、反応液に水を加え、トルエンで目的成分を抽出した。さらに、有機層を減圧濃縮して得られた粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行い、さらに減圧蒸留で精製をして、第6の中間体化合物である7−メトキシナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート105g(収率:88%)を得た。下記「反応10」にそのスキームを示す。
【0204】
【化74】

【0205】
<9−(7−メトキシナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセンの合成>
次に、窒素雰囲気下、第6の中間体化合物である7−メトキシナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート91.8g、(10−フェニルアントラセン−9−イル)ボロン酸89.4g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)10.4g、リン酸カリウム127.2gおよび1,2,4−トリメチルベンゼンとt−ブチルアルコールとの混合溶媒600ml(1,2,4−トリメチルベンゼン/t−ブチルアルコール=5/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水20mlを加え5時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、メタノールを200ml添加して、沈殿をろ過した。沈殿をさらにメタノールと水で洗浄し、得られた粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った後、メタノールで洗浄を行い、第7の中間体化合物である9−(7−メトキシナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセンを66g(収率:53%)得た。下記「反応11」にそのスキームを示す。
【0206】
【化75】

【0207】
<7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)−2−ナフトールの合成>
次に、窒素雰囲気下、第7の中間体化合物9−(7−メトキシナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン66g、ピリジン塩酸塩93g、および1−メチル−2−ピロリドン120mlをフラスコに入れ、175℃で3時間加熱した。加熱終了後に反応液を冷却し、水を250ml添加して、沈殿をろ過した。沈殿をさらに水とメタノールで洗浄し、得られた粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った後、酢酸エチルで洗浄を行い、第8の中間体化合物である7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)−2−ナフトール54g(収率:85%)を得た。下記「反応12」にそのスキームを示す。
【0208】
【化76】

【0209】
<7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナートの合成>
次に、窒素雰囲気下、第8の中間体化合物である7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)−2−ナフトール37.8gおよびピリジン300mlをフラスコに入れ、0℃まで冷却した後、トリフルオロメタンスルホン酸無水物31gをゆっくり滴下した。その後、反応液を0℃で1時間、室温で2時間攪拌した。次に、反応液に水を加え、沈殿をろ過した。沈殿をさらに水とメタノールで洗浄し、得られた粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った後、メタノールで洗浄を行い、第9の中間体化合物である7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート48.5g(収率:96%)を得た。下記「反応13」にそのスキームを示す。
【0210】
【化77】

【0211】
<9−(7−([1,1’−ビフェニル]−2−イル)ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセンの合成>
最後に、窒素雰囲気下、第9の中間体化合物である7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート6.88g、o−ビフェニルボロン酸3.01g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)0.45g、リン酸カリウム5.51gおよび1,2,4−トリメチルベンゼンとt−ブチルアルコールとの混合溶媒30ml(1,2,4−トリメチルベンゼン/t−ブチルアルコール=5/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水1mlを加え3時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、有機層を分取して、これを飽和食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤を除去し、溶媒を減圧留去して得られた固体をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った。その後、メタノールで洗浄し、1,2,4−トリメチルベンゼンで再結晶を行い、さらに、昇華精製をして、目的の式(1−4)で表される化合物である9−(7−([1,1’−ビフェニル]−2−イル)ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン3.5g(収率:51%)を得た。下記「反応14」にそのスキームを示す。
【0212】
【化78】

【0213】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−4)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=7.97(d,1H)、7.89(s,1H)、7.83(s,1H)、7.75〜7.71(m,5H)、7.63〜7.54(m,5H)、7.51〜7.45(m,5H)、7.35〜7.29(m,4H)、7.26〜7.20(m,6H).
【0214】
<式(1−3)で表される化合物の合成例>
【化79】

【0215】
窒素雰囲気下、上記反応13で得られた第9の中間体化合物である7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート6.88g、p−ビフェニルボロン酸3.01g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)0.45g、リン酸カリウム5.51gおよび1,2,4−トリメチルベンゼンとt−ブチルアルコールとの混合溶媒30ml(1,2,4−トリメチルベンゼン/t−ブチルアルコール=5/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水1mlを加え3時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、メタノールを20ml添加して、沈殿をろ過した。沈殿をさらにメタノールと水で洗浄し、目的の式(1−3)で表される化合物の粗製品が得られた。その粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った後、クロロベンゼンで再結晶を行い、さらに、昇華精製をして、目的化合物である9−(7−([1,1’−ビフェニル]−4−イル)ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン5.3g(収率:76%)を得た。下記「反応15」にそのスキームを示す。
【0216】
【化80】

【0217】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−3)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=8.16(s,1H)、8.12〜8.10(q,2H)、8.05(s,1H)、7.93〜7.91(dd,1H)、7.85(d,2H)、7.77〜7.72(m,6H)、7.70〜7.61(m,5H)、7.56〜7.45(m,5H)、7.38〜7.31(m,5H).
【0218】
<式(1−73)で表される化合物の合成例>
【化81】

【0219】
窒素雰囲気下、上記反応13で得られた第9の中間体化合物である7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート7.0g、9−フェナントレンボロン酸3.53g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)0.31g、リン酸カリウム5.62gおよびトルエンとエタノールとの混合溶媒53ml(トルエン/エタノール=4/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水5mlを加え4時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、メタノールを30ml添加して、沈殿をろ過した。沈殿をさらにメタノールと水で洗浄し、目的の式(1−73)で表される化合物の粗製品が得られた。その粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った後、メタノールと酢酸エチルとの混合溶剤(メタノール/酢酸エチル=4/1(容量比))で洗浄し、トルエンで再結晶を行い、さらに、昇華精製をして、目的化合物である9−(7−(フェナントレン−9−イル)ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン5.2g(収率:70%)を得た。下記「反応16」にそのスキームを示す。
【0220】
【化82】

【0221】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−73)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=8.81(d,1H)、8.75(d,1H)、8.19〜8.15(q,2H)、8.10(s,1H)、8.05(s,1H)、8.04(d,1H)、7.93(d,1H)、7.81(s,1H)、7.80〜7.49(m,15H)、7.36〜7.33(m,4H).
【0222】
<式(1−21)で表される化合物の合成例>
【化83】

【0223】
窒素雰囲気下、上記反応13で得られた第9の中間体化合物である7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート7.0g、(4−(ナフタレン−1−イル)フェニル)ボロン酸3.94g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)0.31g、リン酸カリウム5.62gおよびトルエンとエタノールとの混合溶媒53ml(トルエン/エタノール=4/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水5mlを加え4時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、メタノールを50ml添加して、沈殿をろ過した。沈殿をさらにメタノールと水で洗浄し、目的の式(1−21)で表される化合物の粗製品が得られた。その粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った後、メタノールと酢酸エチルとの混合溶剤(トルエン/酢酸エチル=1/5(容量比))で再結晶を行い、さらに、昇華精製をして、目的化合物である9−(7−(4−(ナフタレン−1−イル)フェニル)ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン5.95g(収率:77%)を得た。下記「反応17」にそのスキームを示す。
【0224】
【化84】

【0225】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−21)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=8.21(s,1H)、8.13(t,2H)、8.08(s,1H)、8.02(d,1H)、7.97(dd,1H)、7.93〜7.88(m,4H)、7.79〜7.72(m,4H)、7.66〜7.45(m,12H)、7.37〜7.31(m,4H).
【0226】
<式(1−26)で表される化合物の合成例>
【化85】

【0227】
窒素雰囲気下、上記反応13で得られた第9の中間体化合物である7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート7.0g、(4−(ナフタレン−2−イル)フェニル)ボロン酸3.94g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)0.31g、リン酸カリウム5.62gおよびトルエンとエタノールとの混合溶媒53ml(トルエン/エタノール=4/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水5mlを加え4時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、メタノールを20ml添加して、沈殿をろ過した。沈殿をさらにメタノールと水で洗浄し、目的の式(1−26)で表される化合物の粗製品が得られた。その粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:クロロベンゼン)を行った後、キシレンと酢酸エチルとの混合溶剤(キシレン/酢酸エチル=1/10(容量比))で再沈殿を行い、さらに、昇華精製をして、目的化合物である9−(7−(4−(ナフタレン−2−イル)フェニル)ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン5.73g(収率:74%)を得た。下記「反応18」にそのスキームを示す。
【0228】
【化86】

【0229】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−26)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=8.19(s,1H)、8.13(t,3H)、8.07(s,1H)、7.96〜7.73(m,13H)、7.65〜7.50(m,8H)、7.37〜7.31(m,4H).
【0230】
<式(1−37)で表される化合物の合成例>
【化87】

【0231】
窒素雰囲気下、上記反応13で得られた第9の中間体化合物である7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート8.0g、(4−(フェナントレン−9−イル)フェニル)ボロン酸5.44g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)0.35g、リン酸カリウム6.43gおよびトルエンとエタノールとの混合溶媒60ml(トルエン/エタノール=9/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水6mlを加え4時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、メタノールを60ml添加して、沈殿をろ過した。沈殿をさらにメタノールと水で洗浄し、目的の式(1−37)で表される化合物の粗製品が得られた。その粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った後、メタノールと酢酸エチルとの混合溶剤(トルエン/酢酸エチル=1/5(容量比))で再結晶を行い、さらに、昇華精製をして、目的化合物である9−(7−(4−(フェナントレン−9−イル)フェニル)ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン7.06g(収率:75%)を得た。下記「反応19」にそのスキームを示す。
【0232】
【化88】

【0233】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−37)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=8.81(d,1H)、8.74(d,1H)、σ=8.23(s,1H)、8.14(t,2H)、8.09(s,1H)、8.03(d,1H)、7.98(dd,1H)、7.93(dd,3H)、7.79〜7.51(m,17H)、7.37〜7.32(m,4H).
【0234】
<式(1−10)で表される化合物の合成例>
【化89】

【0235】
窒素雰囲気下、上記反応13で得られた第9の中間体化合物である7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート8.17g、[1,1’:2’,1”−テルフェニル]−4−イルボロン酸5.14g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)0.36g、リン酸カリウム6.56gおよびトルエンとエタノールとの混合溶媒60ml(トルエン/エタノール=9/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水6mlを加え3時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、メタノールを80ml添加して、沈殿をろ過した。沈殿をさらにメタノールと水で洗浄し、目的の式(1−10)で表される化合物の粗製品が得られた。その粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った後、メタノールと酢酸エチルとの混合溶剤(トルエン/酢酸エチル=1/5(容量比))で再結晶を行い、さらに、昇華精製をして、目的化合物である9−(7−([1,1’:2’,1”−テルフェニル]−4−イル)ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン6.97g(収率:74%)を得た。下記「反応20」にそのスキームを示す。
【0236】
【化90】

【0237】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−10)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=8.10(s,1H)、8.08〜8.05(q,2H)、8.01(s,1H)、7.85(dd,1H)、7.75〜7.71(m,4H)、7.65〜7.42(m,12H)、7.35〜7.21(m,11H).
【0238】
<式(1−253)で表される化合物の合成例>
【化91】

【0239】
窒素雰囲気下、上記反応13で得られた第9の中間体化合物である7−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ナフタレン−2−イル トリフルオロメタンスルホナート15.14g、フェニル−d−ボロン酸4g、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(Pd(PPh)0.66g、リン酸カリウム12.16gおよびトルエンとエタノールとの混合溶媒115ml(トルエン/エタノール=9/1(容量比))をフラスコに入れて5分間攪拌した。その後、水12mlを加え4時間還流した。加熱終了後に反応液を冷却し、メタノールを120ml添加して、沈殿をろ過した。沈殿をさらにメタノールと水で洗浄し、目的の式(1−253)で表される化合物の粗製品が得られた。その粗製品をシリカゲルでショートカラム精製(溶媒:トルエン)を行った後、メタノールと酢酸エチルとの混合溶剤(トルエン/酢酸エチル=1/5(容量比))で再結晶を行い、さらに、昇華精製をして、目的化合物である9−フェニル−10−(7−フェニル−d−ナフタレン−2−イル)アントラセン8.16g(収率:62%)を得た。下記「反応21」にそのスキームを示す。
【0240】
【化92】

【0241】
MSスペクトルおよびNMR測定により目的化合物(1−253)の構造を確認した。
H−NMR(CDCl):δ=8.10(s,1H)、8.09(d,2H)、8.04(s,1H)、7.87(dd,1H)、7.77〜7.72(m,4H)、7.64〜7.50(m,6H)、7.36〜7.29(m,4H).
【0242】
以下、本発明をさらに詳細に説明するために、本発明の化合物を用いた有機EL素子の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0243】
<実施例1〜5および比較例1〜5>
実施例1〜5および比較例1〜5に係る有機EL素子を作製し、それぞれ1000cd/m発光時の特性である電圧(V)、EL発光波長(nm)、外部量子効率(%)を測定し、次に2000cd/mの輝度が得られる電流密度で定電流駆動した際に初期輝度の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間(時間)を測定した。以下、実施例および比較例について詳細に説明する。
【0244】
なお、発光素子の量子効率には、内部量子効率と外部量子効率とがあるが、発光素子の発光層に電子(または正孔)として注入される外部エネルギーが純粋に光子に変換される割合を示したものが内部量子効率である。一方、この光子が発光素子の外部にまで放出された量に基づいて算出されるものが外部量子効率であり、発光層において発生した光子は、その一部が発光素子の内部で吸収されたりあるいは反射され続けたりして、発光素子の外部に放出されないため、外部量子効率は内部量子効率よりも低くなる。
【0245】
外部量子効率の測定方法は次の通りである。アドバンテスト社製電圧/電流発生器R6144を用いて、素子の輝度が1000cd/mになる電圧を印加して素子を発光させた。TOPCON社製分光放射輝度計SR−3ARを用いて、発光面に対して垂直方向から可視光領域の分光放射輝度を測定した。発光面が完全拡散面であると仮定して、測定した各波長成分の分光放射輝度の値を波長エネルギーで割ってπを掛けた数値が各波長におけるフォトン数である。次いで、観測した全波長領域でフォトン数を積算し、素子から放出された全フォトン数とした。印加電流値を素電荷で割った数値を素子へ注入したキャリア数として、素子から放出された全フォトン数を素子へ注入したキャリア数で割った数値が外部量子効率である。
【0246】
作製した実施例1〜5および比較例1〜5に係る有機EL素子における、各層の材料構成を下記表1に示す。
【表1】

【0247】
表1において、「HI」はN,N4’−ジフェニル−N,N4’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン、「NPD」はN,N’−ジフェニル−N,N’−ジナフチル−4,4’−ジアミノビフェニル、「BD1」は7,7,N,N−テトラフェニル−N,N−ビス−(4−トリメチルシラニル−フェニル)−7H−ベンゾ〔c〕フルオレン−5,9−ジアミン、「BD2」はN,N−ジフェニル−N,N−ビス−(4−トリメチルシラニル−フェニル)−1H,8H−ピレン−1,6−ジアミン、「BD3」はN,N’−ビス−(4−t−ブチル−フェニル)−N,N’−ジフェニル−クリセン−1,7−ジアミン、「ET1」は9,10−ビス(3−(ピリジン−4−イル)フェニル)アントラセン、「ET2」は9,10−ジ([2,2’−ビピリジン]−5−イル)アントラセン、「ET3」は2−[4−(10−ナフタレン−2−イル−アントラセン−9−イル)−フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール、「ET4」は([1,1’−ビフェニル]−4−イルオキシ)ビス((2−メチルキノリン−8−イル)オキシ)アルミニウム、化合物(C−1)は9−(6−([1,1’−ビフェニル]−3−イル)ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン、化合物(C−2)は9−(ナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン、化合物(C−3)は9−([1,2’−ビナフタレン]−6’−イル)−10−フェニルアントラセン、化合物(C−4)は9−([2,2’−ビナフタレン]−6−イル)−10−フェニルアントラセン、化合物(C−5)は9−(6−フェニルナフタレン−2−イル)−10−フェニルアントラセン、そして「Liq」は8−キノリノールリチウムである。以下に化学構造を示す。
【0248】
【化93】

【0249】
<実施例1>
<化合物(1−2)を発光層のホスト材料に用いた素子>
スパッタリングにより180nmの厚さに製膜したITOを150nmまで研磨した、26mm×28mm×0.7mmのガラス基板((株)オプトサイエンス製)を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置(昭和真空(株)製)の基板ホルダーに固定し、HIを入れたモリブデン製蒸着用ボート、NPDを入れたモリブデン製蒸着用ボート、本発明の化合物(1−2)を入れたモリブデン製蒸着用ボート、BD1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、ET1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、Liqを入れたモリブデン製蒸着用ボートおよびアルミニウムを入れたタングステン製蒸着用ボートを装着した。
【0250】
透明支持基板のITO膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を5×10−4Paまで減圧し、まず、HIが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚40nmになるように蒸着して正孔注入層を形成し、次いで、NPDが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚25nmになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、化合物(1−2)が入った蒸着用ボートとBD1の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚25nmになるように蒸着して発光層を形成した。化合物(1−2)とBD1の重量比がおよそ95対5になるように蒸着速度を調節した。次に、ET1の入った蒸着用ボートとLiqの入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚25nmになるように蒸着して電子輸送層を形成した。ET1とLiqの重量比がおよそ1:1になるように蒸着速度を調節した。各層の蒸着速度は0.01〜1nm/秒であった。
【0251】
その後、Liqが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚1nmになるように0.01〜0.1nm/秒の蒸着速度で蒸着した。次いで、アルミニウム入りの蒸着用ボートを加熱して、膜厚100nmになるように0.01〜2nm/秒の蒸着速度でアルミニウムを蒸着することにより陰極を形成し、有機EL素子を得た。
【0252】
ITO電極を陽極、Liq/Al電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.6V、外部量子効率は6.3%(波長約459nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は90時間であった。
【0253】
<比較例1>
<化合物(C−1)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−2)を化合物(C−1)に替えた以外は実施例1に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、Liq/Al電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.4V、外部量子効率は5.6%(波長約460nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は40時間であった。
【0254】
<比較例2>
<化合物(C−2)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−2)を化合物(C−2)に替えた以外は実施例1に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、Liq/Al電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.8V、外部量子効率は5.5%(波長約460nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は50時間であった。
【0255】
<実施例2>
<化合物(1−46)を発光層のホスト材料に用いた素子>
スパッタリングにより180nmの厚さに製膜したITOを150nmまで研磨した、26mm×28mm×0.7mmのガラス基板((株)オプトサイエンス製)を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置(昭和真空(株)製)の基板ホルダーに固定し、HIを入れたモリブデン製蒸着用ボート、NPDを入れたモリブデン製蒸着用ボート、本発明の化合物(1−46)を入れたモリブデン製蒸着用ボート、BD1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、ET1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、Liqを入れたモリブデン製蒸着用ボート、マグネシウムを入れたモリブデン製蒸着用ボートおよび銀を入れたモリブデン製蒸着用ボートを装着した。
【0256】
透明支持基板のITO膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を5×10−4Paまで減圧し、まず、HIが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚40nmになるように蒸着して正孔注入層を形成し、次いで、NPDが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚25nmになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、化合物(1−46)が入った蒸着用ボートとBD1の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚25nmになるように蒸着して発光層を形成した。化合物(1−46)とBD1の重量比がおよそ95対5になるように蒸着速度を調節した。次に、ET1の入った蒸着用ボートとLiqの入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚25nmになるように蒸着して電子輸送層を形成した。ET1とLiqの重量比がおよそ1:1になるように蒸着速度を調節した。各層の蒸着速度は0.01〜1nm/秒であった。
【0257】
その後、Liqが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚1nmになるように0.01〜0.1nm/秒の蒸着速度で蒸着した。次いで、マグネシウムの入ったボートと銀の入ったボートを同時に加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰極を形成した。この時、マグネシウムと銀の原子数比が10対1となるように蒸着速度を調節し、蒸着速度が0.01〜2nm/秒になるようにして有機EL素子を得た。
【0258】
ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.8V、外部量子効率は6.1%(波長約459nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は120時間であった。
【0259】
<比較例3>
<化合物(C−3)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−46)を化合物(C−3)に替えた以外は実施例2に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.8V、外部量子効率は5.4%(波長約459nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は30時間であった。
【0260】
<実施例3>
<化合物(1−55)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−46)を化合物(1−55)に替え、ドーパント材料であるBD1をBD2に替え、電子輸送層の材料であるET1とLiqとの混合系をET2の単独系に替えた以外は実施例2に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.6V、外部量子効率は5.0%(波長約466nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は60時間であった。
【0261】
<比較例4>
<化合物(C−4)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−55)を化合物(C−4)に替えた以外は実施例3に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.3V、外部量子効率は4.4%(波長約466nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は35時間であった。
【0262】
<実施例4>
<化合物(1−1)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−46)を化合物(1−1)に替え、ドーパント材料であるBD1をBD3に替え、電子輸送層の材料であるET1をET3に替えた以外は実施例2に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は5.1V、外部量子効率は4.6%(波長約456nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は100時間であった。
【0263】
<比較例5>
<化合物(C−5)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−1)を化合物(C−5)に替えた以外は実施例4に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は5.0V、外部量子効率は5.0%(波長約456nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は70時間であった。
【0264】
<実施例5>
<化合物(1−55)を発光層のホスト材料に用いた素子(その2)>
スパッタリングにより180nmの厚さに製膜したITOを150nmまで研磨した、26mm×28mm×0.7mmのガラス基板((株)オプトサイエンス製)を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置(昭和真空(株)製)の基板ホルダーに固定し、HIを入れたモリブデン製蒸着用ボート、NPDを入れたモリブデン製蒸着用ボート、本発明の化合物(1−55)を入れたモリブデン製蒸着用ボート、BD1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、ET4を入れたモリブデン製蒸着用ボート、ET2を入れたモリブデン製蒸着用ボート、Liqを入れたモリブデン製蒸着用ボートおよびアルミニウムを入れたタングステン製蒸着用ボートを装着した。
【0265】
透明支持基板のITO膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を5×10−4Paまで減圧し、まず、HIが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚40nmになるように蒸着して正孔注入層を形成し、次いで、NPDが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚25nmになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、化合物(1−55)が入った蒸着用ボートとBD1の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚25nmになるように蒸着して発光層を形成した。化合物(1−55)とBD1の重量比がおよそ95対5になるように蒸着速度を調節した。次に、ET4が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚10nmになるように蒸着し、1層目の電子輸送層とした。次に、ET2が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚15nmになるように蒸着し、2層目の電子輸送層とした。各層の蒸着速度は0.01〜1nm/秒であった。
【0266】
その後、Liqが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚1nmになるように0.01〜0.1nm/秒の蒸着速度で蒸着した。次いで、アルミニウム入りの蒸着用ボートを加熱して、膜厚100nmになるように0.01〜2nm/秒の蒸着速度でアルミニウムを蒸着することにより陰極を形成し、有機EL素子を得た。
【0267】
ITO電極を陽極、Liq/Al電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.9V、外部量子効率は4.7%(波長約459nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は35時間であった。
【0268】
以上の結果を表2にまとめた。
【表2】

【0269】
<実施例6〜10および比較例6、7>
実施例6〜10および比較例6、7に係る有機EL素子を作製し、それぞれ1000cd/m発光時の特性である電圧(V)、EL発光波長(nm)、外部量子効率(%)を測定し、次に2000cd/mの輝度が得られる電流密度で定電流駆動した際に初期輝度の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間(時間)を測定した。以下、実施例および比較例について詳細に説明する。なお、外部量子効率の測定方法は上述する通りである。
【0270】
作製した実施例6〜10および比較例6、7に係る有機EL素子における、各層の材料構成を下記表3に示す。
【表3】

【0271】
表3において、「HI」、「NPD」、「BD1」、「ET1」および「Liq」は表1において示すものと同じであり、上述した化学構造を有する。また、「HI2」は1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン−2,3,6,7,10,11−ヘキサカルボニトリルであり、「BD4」は7,7−ジメチル−N,N−ジフェニル−N,N−ビス−(4−トリメチルシラニル−フェニル)−7H−ベンゾ〔c〕フルオレン−5,9−ジアミンである。以下に化学構造を示す。
【0272】
【化94】

【0273】
<実施例6>
<化合物(1−253)を発光層のホスト材料に用いた素子>
スパッタリングにより180nmの厚さに製膜したITOを150nmまで研磨した、26mm×28mm×0.7mmのガラス基板((株)オプトサイエンス製)を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置(昭和真空(株)製)の基板ホルダーに固定し、HIを入れたモリブデン製蒸着用ボート、HI2を入れたモリブデン製蒸着用ボート、NPDを入れたモリブデン製蒸着用ボート、本発明の化合物(1−253)を入れたモリブデン製蒸着用ボート、BD4を入れたモリブデン製蒸着用ボート、ET1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、Liqを入れたモリブデン製蒸着用ボートおよびアルミニウムを入れたタングステン製蒸着用ボートを装着した。
【0274】
透明支持基板のITO膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を5×10−4Paまで減圧し、まず、HIが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚60nmになるように蒸着して1層目の正孔注入層を形成し、さらにHI2が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚5nmになるように蒸着して2層目の正孔注入層を形成し、次いで、NPDが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚10nmになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、化合物(1−253)が入った蒸着用ボートとBD4の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚25nmになるように蒸着して発光層を形成した。化合物(1−253)とBD4の重量比がおよそ95対5になるように蒸着速度を調節した。次に、ET1の入った蒸着用ボートとLiqの入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚25nmになるように蒸着して電子輸送層を形成した。ET1とLiqの重量比がおよそ1:1になるように蒸着速度を調節した。各層の蒸着速度は0.01〜1nm/秒であった。
【0275】
その後、Liqが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚1nmになるように0.01〜0.1nm/秒の蒸着速度で蒸着した。次いで、アルミニウム入りの蒸着用ボートを加熱して、膜厚100nmになるように0.01〜2nm/秒の蒸着速度でアルミニウムを蒸着することにより陰極を形成し、有機EL素子を得た。
【0276】
ITO電極を陽極、Liq/Al電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.9V、外部量子効率は6.0%(波長約458nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は250時間であった。
【0277】
<比較例6>
<化合物(C−2)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−253)を化合物(C−2)に替えた以外は実施例6に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、Liq/Al電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.8V、外部量子効率は2.7%(波長約456nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は70時間であった。
【0278】
<実施例7>
<化合物(1−37)を発光層のホスト材料に用いた素子>
スパッタリングにより180nmの厚さに製膜したITOを150nmまで研磨した、26mm×28mm×0.7mmのガラス基板((株)オプトサイエンス製)を透明支持基板とした。この透明支持基板を市販の蒸着装置(昭和真空(株)製)の基板ホルダーに固定し、HIを入れたモリブデン製蒸着用ボート、HI2を入れたモリブデン製蒸着用ボート、NPDを入れたモリブデン製蒸着用ボート、本発明の化合物(1−37)を入れたモリブデン製蒸着用ボート、BD1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、ET1を入れたモリブデン製蒸着用ボート、Liqを入れたモリブデン製蒸着用ボート、マグネシウムを入れたモリブデン製蒸着用ボートおよび銀を入れたモリブデン製蒸着用ボートを装着した。
【0279】
透明支持基板のITO膜の上に順次、下記各層を形成した。真空槽を5×10−4Paまで減圧し、まず、HIが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚60nmになるように蒸着して1層目の正孔注入層を形成し、さらにHI2が入った蒸着用ボートを加熱して膜厚5nmになるように蒸着して2層目の正孔注入層を形成し、次いで、NPDが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚10nmになるように蒸着して正孔輸送層を形成した。次に、化合物(1−37)が入った蒸着用ボートとBD1の入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚25nmになるように蒸着して発光層を形成した。化合物(1−37)とBD1の重量比がおよそ95対5になるように蒸着速度を調節した。次に、ET1の入った蒸着用ボートとLiqの入った蒸着用ボートを同時に加熱して膜厚25nmになるように蒸着して電子輸送層を形成した。ET1とLiqの重量比がおよそ1:1になるように蒸着速度を調節した。各層の蒸着速度は0.01〜1nm/秒であった。
【0280】
その後、Liqが入った蒸着用ボートを加熱して膜厚1nmになるように0.01〜0.1nm/秒の蒸着速度で蒸着した。次いで、マグネシウムの入ったボートと銀の入ったボートを同時に加熱して膜厚100nmになるように蒸着して陰極を形成した。この時、マグネシウムと銀の原子数比が10対1となるように蒸着速度を調節し、蒸着速度が0.01〜2nm/秒になるようにして有機EL素子を得た。
【0281】
ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.8V、外部量子効率は5.4%(波長約458nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は55時間であった。
【0282】
<実施例8>
<化合物(1−26)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−37)を化合物(1−26)に替えた以外は実施例7に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は3.7V、外部量子効率は5.6%(波長約459nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は70時間であった。
【0283】
<実施例9>
<化合物(1−10)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−37)を化合物(1−10)に替えた以外は実施例7に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.2V、外部量子効率は4.8%(波長約459nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は60時間であった。
【0284】
<実施例10>
<化合物(1−21)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−37)を化合物(1−21)に替えた以外は実施例7に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.1V、外部量子効率は5.4%(波長約459nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は90時間であった。
【0285】
<比較例7>
<化合物(C−2)を発光層のホスト材料に用いた素子>
発光層のホスト材料である化合物(1−37)を化合物(C−2)に替えた以外は実施例7に準じた方法で有機EL素子を得た。ITO電極を陽極、マグネシウム/銀電極を陰極として、1000cd/m発光時の特性を測定すると、駆動電圧は4.0V、外部量子効率は4.7%(波長約457nmの青色発光)であった。また、初期輝度2000cd/mを得るための電流密度により、定電流駆動試験を実施した結果、初期値の90%(1800cd/m)以上の輝度を保持する時間は40時間であった。
【0286】
以上の結果を表4にまとめた。
【表4】

【産業上の利用可能性】
【0287】
本発明の好ましい態様によれば、発光効率および素子寿命が優れた有機電界発光素子、それを備えた表示装置およびそれを備えた照明装置などを提供することができる。
【符号の説明】
【0288】
100 有機電界発光素子
101 基板
102 陽極
103 正孔注入層
104 正孔輸送層
105 発光層
106 電子輸送層
107 電子注入層
108 陰極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で表される化合物を含有する発光層用材料。
【化1】

式(1)中、
Arは、置換されていてもよいアリールであり、
Aは、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜4のアルキル、炭素数3〜6のシクロアルキル、フェニルまたはナフチルであり、nは1〜5の整数であり、
〜Rは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜4のアルキルであり、そして、
式(1)で表される化合物における少なくとも1つの水素が重水素で置換されていてもよい。
【請求項2】
Arは、フェニル、ビフェニリル、テルフェニリル、クアテルフェニリル、ナフチル、フェナントリル、クリセニルまたはトリフェニレニルであり、炭素数1〜12のアルキル、炭素数3〜12のシクロアルキルまたは炭素数6〜18のアリールで置換されていてもよく、
Aは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜4のアルキルであり、nは1〜3の整数であり、
〜Rは、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはt−ブチルであり、
式(1)で表される化合物における少なくとも1つの水素が重水素で置換されていてもよい、
請求項1に記載の発光層用材料。
【請求項3】
Arは、フェニル、2−ビフェニリル、3−ビフェニリル、4−ビフェニリル、m−テルフェニル−3−イル、o−テルフェニル−3−イル、o−テルフェニル−4−イル、1−ナフチル、2−ナフチルまたはフェナントリルであり、これは重水素、フェニル、1−ナフチル、2−ナフチルまたはフェナントリルで置換されていてもよく、
Aは、それぞれ独立して、水素、メチル、イソプロピルまたはt−ブチルであり、nは1であり、
〜Rは、水素である、
請求項1または2に記載の発光層用材料。
【請求項4】
下記式(1−1)、式(1−2)、式(1−46)または式(1−55)で表される化合物である、請求項1〜3のいずれかに記載の発光層用材料。
【化2】

【請求項5】
下記式(1−10)、式(1−21)、式(1−26)、式(1−37)または式(1−235)で表される化合物である、請求項1〜3のいずれかに記載の発光層用材料。
【化3】

【請求項6】
陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置され、請求項1〜5のいずれかに記載する発光層用材料を含有する発光層とを有する、有機電界発光素子。
【請求項7】
前記発光層に、スチルベン構造を有するアミン、芳香族アミン誘導体およびクマリン誘導体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、請求項6に記載する有機電界発光素子。
【請求項8】
さらに、前記陰極と前記発光層との間に配置された電子輸送層および/または電子注入層を有し、該電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、キノリノール系金属錯体、ピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体、ボラン誘導体およびベンゾイミダゾール誘導体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、請求項6または7に記載する有機電界発光素子。
【請求項9】
前記電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つは、さらに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体および希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも1つを含有する、請求項8に記載の有機電界発光素子。
【請求項10】
請求項6〜9のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた表示装置。
【請求項11】
請求項6〜9のいずれかに記載する有機電界発光素子を備えた照明装置。

【図1】
image rotate


【公開番号】特開2012−104806(P2012−104806A)
【公開日】平成24年5月31日(2012.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−201298(P2011−201298)
【出願日】平成23年9月15日(2011.9.15)
【出願人】(311002067)JNC株式会社 (208)
【Fターム(参考)】