JP2015122383A - 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】高効率、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子材料及び素子の提供。【解決手段】一般式（１）［式中、Arは、アリール基等を、L1及びL2はそれぞれ、単結合、アリーレン基等を、R1及びR2はそれぞれ水素、重水素、ハロゲン原子等を示す。］で表される化合物。【選択図】なし
Description
本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。特に、高効率、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
近年、画像表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス表示装置（Organic Electroluminescence Display：有機EL表示装置）の開発が盛んになってきている。有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置等とは異なり、陽極及び陰極から注入された正孔及び電子を発光層において再結合させることにより、発光層における有機化合物を含む発光材料を発光させて表示を実現するいわゆる自発光型の表示装置である。
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機EL素子）としては、例えば、陽極、陽極上に配置された正孔輸送層、正孔輸送層上に配置された発光層、発光層上に配置された電子輸送層及び電子輸送層上に配置された陰極から構成された有機エレクトロルミネッセンス素子が知られている。陽極からは正孔が注入され、注入された正孔は正孔輸送層を移動して発光層に注入される。一方、陰極からは電子が注入され、注入された電子は電子輸送層を移動して発光層に注入される。発光層に注入された正孔と電子とが再結合することにより、発光層内で励起子が生成される。有機エレクトロルミネッセンス素子は、その励起子の輻射失活によって発生する光を利用して発光する。尚、有機エレクトロルミネッセンス素子は、以上に述べた構成に限定されず、種々の変更が可能である。
有機エレクトロルミネッセンス素子を表示装置に応用するにあたり、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化が求められている。有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を実現するために、正孔輸送層の定常化、安定化、耐久化などが検討されている。
正孔輸送層に用いられる正孔輸送材料としては、カルバゾール誘導体や芳香族アミン系化合物等の様々な化合物が知られている。有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化に有利な材料として、特許文献１には、フルオレンから誘導された２価基を介して、２つのカルバゾリル基が結合した化合物が提案されている。特許文献２には、ピレンから誘導された２価基を介して、２つのカルバゾリル基が結合した化合物が提案されている。特許文献３では、カルバゾールから誘導された２価基を介してフェニル基と結合したアミン化合物が提案されている。また、特許文献４には単結合又は芳香族環化合物から誘導された２価基を介して、２つのカルバゾリル基が結合した化合物が提案されている。
しかしながら、これらの材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子も充分な発光効率と発光寿命を有しているとは言い難く、現在では一層、高効率で、発光寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子が望まれている。有機エレクトロルミネッセンス素子のさらなる高効率化と長寿命化を実現するためには、新たな材料の開発が必要である。特に、赤色発光領域および緑色発光領域に比べて、青色発光領域では、有機EL素子の発光効率が低いため、発光効率の向上が求められている。
本発明は、上述の問題を解決するものであって、高効率、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態によると、以下の一般式（１）で表される有機エレクトロルミネッセンス素子用材料が提供される。
一般式（１）中、Arは、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、又は置換若しくは無置換のヘテロアリール基であり、L1及びL2はそれぞれ独立的に、単結合、置換若しくは無置換のアリーレン基、又は置換若しくは無置換のヘテロアリーレン基であり、R1及びR2はそれぞれ独立的にかつ出現するごとに異なり、水素、重水素、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロアリール基、置換若しくは無置換のトリアリールシリル基、又は置換若しくは無置換のトリアルキルシリル基であり、ｍ及びｎはそれぞれ独立的に１から７の整数である。
一般式（１）中、Arは、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、又は置換若しくは無置換のヘテロアリール基であり、L1及びL2はそれぞれ独立的に、単結合、置換若しくは無置換のアリーレン基、又は置換若しくは無置換のヘテロアリーレン基であり、R1及びR2はそれぞれ独立的にかつ出現するごとに異なり、水素、重水素、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロアリール基、置換若しくは無置換のトリアリールシリル基、又は置換若しくは無置換のトリアルキルシリル基であり、ｍ及びｎはそれぞれ独立的に１から７の整数である。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、高い正孔輸送性を有するカルバゾール連結体に、高い電子耐性を有するインドロカルバゾール基を置換することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の電子耐性を向上させ、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を達成することができる。
前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、一般式（１）のArは、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上２４以下のアリール基であってもよい。
本発明の一実施形態によると、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を達成することができる。
前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、一般式（１）のArは、置換若しくは無置換のカルバゾリル基、置換若しくは無置換のジベンゾフリル基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチエニル基であってもよい。
本発明の一実施形態によると、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を達成することができる。
前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、一般式（１）のL1及びL2はそれぞれ独立的に、単結合、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１８以下のアリーレン基であってもよい。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を達成することができる。
前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、一般式（１）のR1及びR2はそれぞれ独立的にかつ出現するごとに異なり、水素、又は置換若しくは無置換のアリール基であってもよい。
本発明の一実施形態によると、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を達成することができる。
本発明の一実施形態によると、前記何れかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含むことを特徴とする正孔輸送材料が提供される。
本発明の一実施形態に係る正孔輸送材料は、高い電子耐性を有するインドロカルバゾール基を有することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の電子耐性を向上させ、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を達成することができる。
本発明の一実施形態によると、前記正孔輸送材料を発光層と陽極との間の積層膜中のうちの一つの膜中に含む有機エレクトロルミネッセンス発光素子が提供される。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス発光素子は、高効率化及び長寿命化を達成することができる。
本発明の一実施形態によると、前記何れかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含むことを特徴とするホスト材料が提供される。
本発明の一実施形態に係るホスト材料は、高い電子耐性を有するインドロカルバゾール基を有することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の電子耐性を向上させ、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を達成することができる。
本発明の一実施形態によると、前記ホスト材料を発光層中に含む有機エレクトロルミネッセンス発光素子が提供される。
本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス発光素子は、高効率化及び長寿命化を達成することができる。
本発明によると、高効率、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。特に、本発明によると、発光層又は発光層と陽極との間に配置される積層膜の一つの膜に用いる高効率化及び長寿命化を実現できる有機エレクトロルミネッセンス素子材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
上述の問題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明者は、高い電子耐性を有するインドロカルバゾール基を高い正孔輸送性を有するカルバゾール連結体に置換することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の電子耐性を向上させ、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を達成することができることを見出し、本発明を完成させた。
以下、図面を参照して本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子について説明する。但し、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、以下の一般式（１）で表される、インドロカルバゾール基がカルバゾール連結体に置換されている。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料において、一般式（１）中、Arは、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、又は置換若しくは無置換のヘテロアリール基である。
Arとしてのアルキル基は、置換若しくは無置換の炭素数１以上３０以下のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｉ−ブチル基、２−エチルブチル基、３、３−ジメチルブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、シクロペンチル基、１−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、２−エチルペンチル基、４−メチル−２−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、１−メチルヘキシル基、２−エチルヘキシル基、２−ブチルヘキシル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、４−ｔ−ブチルシクロヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、１−メチルヘプチル基、２、２−ジメチルヘプチル基、２−エチルヘプチル基、２−ブチルヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｔ−オクチル基、２−エチルオクチル基、２−ブチルオクチル基、２−ヘキシルオクチル基、３、７−ジメチルオクチル基、シクロオクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、アダマンチル基、２−エチルデシル基、２−ブチルデシル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルデシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、２−エチルドデシル基、２−ブチルドデシル基、２−ヘキシルドデシル基、２−オクチルドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、２−エチルヘキサデシル基、２−ブチルヘキサデシル基、２−ヘキシルヘキサデシル基、２−オクチルヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−イコシル基、２−エチルイコシル基、２−ブチルイコシル基、２−ヘキシルイコシル基、２−オクチルイコシル基、ｎ−ヘンイコシル基、ｎ−ドコシル基、ｎ−トリコシル基、ｎ−テトラコシル基、ｎ−ペンタコシル基、ｎ−ヘキサコシル基、ｎ−ヘプタコシル基、ｎ−オクタコシル基、ｎ−ノナコシル基、及びｎ−トリアコンチル基等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
また、Arとしてのアリール基は、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上２４以下のアリール基であり、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、フルオレニル基、トリフェニレン基、ビフェニレン基、ピレニル基、ベンゾフルオランテニル基、クリセニル基等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
また、Arとしてのヘテロアリール基は、置換若しくは無置換の環形成炭素数４以上３０以下（環形成原子数５以上３５以下）のヘテロアリール基であり、具体的には、ベンゾチアゾリル基、チオフェニル基、チエノチオフェニル基、チエノチエノチオフェニル基、ベンゾチオフェニル基、ベンゾフリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフリル基、Ｎ−アリールカルバゾリル基、Ｎ−ヘテロアリールカルバゾリル基、Ｎ−アルキルカルバゾリル基、フェノキサジル基、フェノチアジル基、ピリジル基、ピリミジル基、トリアジル基、キノリニル基、キノキサリル基等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
一般式（１）中、L1及びL2はそれぞれ独立的に、単結合、置換若しくは無置換のアリーレン基、又は置換若しくは無置換のヘテロアリーレン基である。限定されるわけではないが、L2が置換若しくは無置換のアリーレン基、又は置換若しくは無置換のヘテロアリーレン基である場合、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料の電子耐性を向上させることができるため、L2は置換若しくは無置換のアリーレン基、又は置換若しくは無置換のヘテロアリーレン基であることが好ましい。
L1及びL2としてのアリーレン基は、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１８以下のアリーレン基であり、具体的には、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基、フェナントリレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、フルオレニレン基、トリフェニリレン基、ビフェニリレン基、ピレニレン基、クリセニレン基等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
L1及びL2としてのヘテロアリーレン基は、置換若しくは無置換の環形成炭素数４以上２０以下（環形成原子数５以上２５以下）のヘテロアリーレン基であり、具体的には、ベンゾチアゾリレン基、チオフェニレン基、チエノチオフェニレン基、チエノチエノチオフェニレン基、ベンゾチオフェニレン基、ベンゾフリレン基、ジベンゾチオフェニレン基、ジベンゾフリレン基、Ｎ−アリールカルバゾリレン基、Ｎ−ヘテロアリールカルバゾリレン基、Ｎ−アルキルカルバゾリレン基、フェノキサジレン基、フェノチアジレン基、ピリジレン基、ピリミジレン基、トリアジレン基、キノリニレン基、キノキサリレン基等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
一般式（１）中、R1及びR2はそれぞれ独立的に、水素、重水素、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロアリール基、置換若しくは無置換のトリアリールシリル基、又は置換若しくは無置換のトリアルキルシリル基である。R1同士はそれぞれ同一な置換基であってもよく、それぞれ異なった置換基であってもよい。また、R2同士はそれぞれ同一な置換基であってもよく、それぞれ異なった置換基であってもよい。
R1及びR2としてのアルキル基は、置換若しくは無置換の炭素数１以上３０以下のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｉ−ブチル基、２−エチルブチル基、３、３−ジメチルブチル基、ｎ−ペンチル基、ｉ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、シクロペンチル基、１−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、２−エチルペンチル基、４−メチル−２−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、１−メチルヘキシル基、２−エチルヘキシル基、２−ブチルヘキシル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、４−ｔ−ブチルシクロヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、１−メチルヘプチル基、２、２−ジメチルヘプチル基、２−エチルヘプチル基、２−ブチルヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｔ−オクチル基、２−エチルオクチル基、２−ブチルオクチル基、２−ヘキシルオクチル基、３、７−ジメチルオクチル基、シクロオクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、アダマンチル基、２−エチルデシル基、２−ブチルデシル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルデシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、２−エチルドデシル基、２−ブチルドデシル基、２−ヘキシルドデシル基、２−オクチルドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、２−エチルヘキサデシル基、２−ブチルヘキサデシル基、２−ヘキシルヘキサデシル基、２−オクチルヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−イコシル基、２−エチルイコシル基、２−ブチルイコシル基、２−ヘキシルイコシル基、２−オクチルイコシル基、ｎ−ヘンイコシル基、ｎ−ドコシル基、ｎ−トリコシル基、ｎ−テトラコシル基、ｎ−ペンタコシル基、ｎ−ヘキサコシル基、ｎ−ヘプタコシル基、ｎ−オクタコシル基、ｎ−ノナコシル基、及びｎ−トリアコンチル基等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
R1及びR2としてのアルコキシ基は、置換若しくは無置換の炭素数１以上３０以下のアルコキシ基であり、具体的には、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、２−エチルブトキシ基、３、３−ジメチルブトキシ基、ｎ−ペンチルオキシ基、ｉ−ペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、ｔ−ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、１−メチルペンチルオキシ基、３−メチルペンチルオキシ基、２−エチルペンチルオキシ基、４−メチル−２−ペンチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、１−メチルヘキシルオキシ基、２−エチルヘキシルオキシ基、２−ブチルヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、４−メチルシクロヘキシルオキシ基、４−ｔ−ブチルシクロヘキシルオキシ基、ｎ−ヘプチルオキシ基、１−メチルヘプチルオキシ基、２、２−ジメチルヘプチルオキシ基、２−エチルヘプチルオキシ基、２−ブチルヘプチルオキシ基、ｎ−オクチルオキシ基、ｔ−オクチルオキシ基、２−エチルオクチルオキシ基、２−ブチルオクチルオキシ基、２−ヘキシルオクチルオキシ基、３、７−ジメチルオクチルオキシ基、シクロオクチルオキシ基、ｎ−ノニルオキシ基、ｎ−デシルオキシ基、アダマンチルオキシ基、２−エチルデシルオキシ基、２−ブチルデシルオキシ基、２−ヘキシルデシルオキシ基、２−オクチルデシルオキシ基、ｎ−ウンデシルオキシ基、ｎ−ドデシルオキシ基、２−エチルドデシルオキシ基、２−ブチルドデシルオキシ基、２−ヘキシルドデシルオキシ基、２−オクチルドデシルオキシ基、ｎ−トリデシルオキシ基、ｎ−テトラデシルオキシ基、ｎ−ペンタデシルオキシ基、ｎ−ヘキサデシルオキシ基、２−エチルヘキサデシルオキシ基、２−ブチルヘキサデシルオキシ基、２−ヘキシルヘキサデシルオキシ基、２−オクチルヘキサデシルオキシ基、ｎ−ヘプタデシルオキシ基、ｎ−オクタデシルオキシ基、ｎ−ノナデシルオキシ基、ｎ−イコシルオキシ基、２−エチルイコシルオキシ基、２−ブチルイコシルオキシ基、２−ヘキシルイコシルオキシ基、２−オクチルイコシルオキシ基、ｎ−ヘンイコシルオキシ基、ｎ−ドコシルオキシ基、ｎ−トリコシルオキシ基、ｎ−テトラコシルオキシ基、ｎ−ペンタコシルオキシ基、ｎ−ヘキサコシルオキシ基、ｎ−ヘプタコシルオキシ基、ｎ−オクタコシルオキシ基、ｎ−ノナコシルオキシ基、及びｎ−トリアコンチルオキシ基等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
R1及びR2としてのアリール基は、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上２４以下のアリール基であり、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、フルオレニル基、トリフェニレン基、ビフェニレン基、ピレニル基、ベンゾフルオランテニル基、クリセニル基等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
R1及びR2としてのヘテロアリール基は、置換若しくは無置換の環形成炭素数４以上３０以下（環形成原子数５以上３５以下）のヘテロアリール基であり、具体的には、ベンゾチアゾリル基、チオフェニル基、チエノチオフェニル基、チエノチエノチオフェニル基、ベンゾチオフェニル基、ベンゾフリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフリル基、Ｎ−アリールカルバゾリル基、Ｎ−ヘテロアリールカルバゾリル基、Ｎ−アルキルカルバゾリル基、フェノキサジル基、フェノチアジル基、ピリジル基、ピリミジル基、トリアジル基、キノリニル基、キノキサリル基等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、高い電子耐性を有するインドロカルバゾール基を、高い正孔輸送性を有するカルバゾール連結体に置換させることにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の電子耐性を向上させ、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を達成することができる。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、一例として、以下の構造式により示された化合物である。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層と陽極との間に配置された積層膜の何れか一層に好適に用いることができる。また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層に用いることができる。これにより、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含む層の電子耐性が向上し、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を実現することができる。また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、青色発光領域の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層または発光層と陽極との間に配置された積層膜の何れか一層に好適に用いることができる。
（有機エレクトロルミネッセンス素子）
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子１００を示す概略図である。有機エレクトロルミネッセンス素子１００は、例えば、基板１０２、陽極１０４、正孔注入層１０６、正孔輸送層１０８、発光層１１０、電子輸送層１１２、電子注入層１１４及び陰極１１６を備える。一実施形態において、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、発光層と陽極との間に配置された積層膜の何れか一層に用いることができる。また、一実施形態において、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層に用いることができる。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子１００を示す概略図である。有機エレクトロルミネッセンス素子１００は、例えば、基板１０２、陽極１０４、正孔注入層１０６、正孔輸送層１０８、発光層１１０、電子輸送層１１２、電子注入層１１４及び陰極１１６を備える。一実施形態において、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、発光層と陽極との間に配置された積層膜の何れか一層に用いることができる。また、一実施形態において、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層に用いることができる。
ここでは一例として、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を正孔輸送層１０８に用いる場合について説明する。基板１０２は、例えば、透明ガラス基板や、シリコン等から成る半導体基板樹脂等のフレキシブルな基板であってもよい。陽極１０４は、基板１０２上に配置され、酸化インジウムスズ（ITO）やインジウム亜鉛酸化物（IZO）等を用いて形成することができる。正孔注入層１０６は、陽極１０４上に配置され、例えば、4,4',4''-tris(N-1-naphtyl-N-phenylamino)triphenylamine (1-TNATA)、または4,4',4''-tris(N-(2-naphthyl)-N-phenylamino)triphenylamine (2-TNATA)、N,N,N’,N’-Tetrakis(3-methylphenyl)-3,3’-dimethylbenzidine (HMTPD) 等を含む。正孔輸送層１０８は、正孔注入層１０６上に配置され、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いて形成される。発光層１１０は、正孔輸送層１０８上に配置され、例えば、9,10-di(2-naphthyl)anthracene（ADN）を含むホスト材料に2,5,8,11-tetra-t-butylperylene (TBP) をドープして形成することができる。電子輸送層１１２は、発光層１１０上に配置され、例えば、tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium（Alq3）を含む材料により形成される。電子注入層１１４は、電子輸送層１１２上に配置され、例えば、フッ化リチウム（LiF）を含む材料により形成される。陰極１１６は、電子注入層１１４上に配置され、Al等の金属や酸化インジウムスズ（ITO）やインジウム亜鉛酸化物（IZO）等の透明材料により形成される。上記薄膜は、真空蒸着、スパッタ、各種塗布など材料に応じた適切な成膜方法を選択することにより、形成することができる。
本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子１００においては、上述した本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いることにより、高効率、長寿命の正孔輸送層が形成される。なお、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、TFTを用いたアクティブマトリクスの有機EL発光装置にも適用することができる。
また、本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子１００においては、上述した本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を発光層、または発光層と陽極との間に配置された積層膜の何れか一層に用いることにより、高効率、長寿命を実現することができる。
（製造方法）
上述した本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、例えば、以下のように合成することができる。
上述した本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、例えば、以下のように合成することができる。
（化合物１の合成）
反応容器にインドロカルバゾール化合物A（１３ｍｍｏｌ）、カルバゾール化合物B（１３ｍｍｏｌ）、パラジウム触媒（１．３ｍｏｌ）、ホスフィン配位子（５．２ｍｏｌ）、塩基性試薬（２０ｍｍｏｌ）、トルエン（５００ｍＬ）を加え、容器内を窒素置換し、その後還流下で３０時間撹拌した。放冷後、反応溶液に水を加えて有機層の抽出を行った。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過後に、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、得られた固体を再結晶したところ、目的物である化合物１の粉末状固体を収率５％で得た（ＡＰＣＩ＋：Ｃ４８Ｈ２９Ｎ３、測定値６４７）。
（化合物１４の合成）
反応容器にインドロカルバゾール化合物A（９ｍｍｏｌ）、カルバゾール化合物C（９ｍｍｏｌ）、パラジウム触媒（０．９ｍｏｌ）、ホスフィン配位子（３．６ｍｏｌ）、塩基性試薬（１４ｍｍｏｌ）、トルエン（５００ｍＬ）を加え、容器内を窒素置換し、その後還流下で２９時間撹拌した。放冷後、反応溶液に水を加えて有機層の抽出を行った。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過後に、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、得られた固体を再沈殿したところ、目的物である化合物１４の粉末状固体を収率７％で得た（ＡＰＣＩ＋：Ｃ５４Ｈ３１Ｎ３Ｏ、測定値７３７）。
（化合物１６の合成）
反応容器にインドロカルバゾール化合物A（８ｍｍｏｌ）、カルバゾール化合物D（８ｍｍｏｌ）、パラジウム触媒（０．８ｍｏｌ）、ホスフィン配位子（３．２ｍｏｌ）、塩基性試薬（１２ｍｍｏｌ）、トルエン（５００ｍＬ）を加え、容器内を窒素置換し、その後還流下で２５時間撹拌した。放冷後、反応溶液に水を加えて有機層の抽出を行った。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過後に、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、得られた固体を再沈殿したところ、目的物である化合物１６の粉末状固体を収率５％で得た（ＡＰＣＩ＋：Ｃ５４Ｈ３１Ｎ３Ｓ、測定値７５３）。
（化合物３５の合成）
反応容器にインドロカルバゾール化合物A（１１ｍｍｏｌ）、カルバゾール化合物E（１１ｍｍｏｌ）、パラジウム触媒（１．１ｍｏｌ）、ホスフィン配位子（４．４ｍｏｌ）、塩基性試薬（１７ｍｍｏｌ）、トルエン（５００ｍＬ）を加え、容器内を窒素置換し、その後還流下で２７時間撹拌した。放冷後、反応溶液に水を加えて有機層の抽出を行った。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過後に、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた固体を再沈殿したところ、目的物である化合物３５の粉末状固体を収率８％で得た（ＡＰＣＩ＋：Ｃ６０Ｈ３６Ｎ４、測定値８１２）。
（化合物３６の合成）
反応容器にインドロカルバゾール化合物A（１０ｍｍｏｌ）、カルバゾール化合物F（１０ｍｍｏｌ）、パラジウム触媒（０．１ｍｏｌ）、ホスフィン配位子（０．４ｍｏｌ）、塩基性試薬（１５ｍｍｏｌ）、トルエン（５００ｍＬ）を加え、容器内を窒素置換し、その後還流下で２５時間撹拌した。放冷後、反応溶液に水を加えて有機層の抽出を行った。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過後に、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた固体を再沈殿したところ、目的物である化合物３６の粉末状固体を収率４％で得た（ＡＰＣＩ＋：Ｃ５４Ｈ３３Ｎ３、測定値７２３）。
（化合物７６の合成）
反応容器にインドロカルバゾール化合物A（５ｍｍｏｌ）、カルバゾール化合物G（５ｍｍｏｌ）、パラジウム触媒（０．５ｍｏｌ）、ホスフィン配位子（２．０ｍｏｌ）、塩基性試薬（１０ｍｍｏｌ）、トルエン（３００ｍＬ）、水（３０ｍＬ）、エタノール（１５ｍＬ）を加え、容器内を窒素置換し、その後還流下で２０時間撹拌した。放冷後、反応溶液に水を加えて有機層の抽出を行った。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、ろ過後に、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、得られた固体を再結晶したところ、目的物である化合物７６の粉末状固体を収率４０％で得た（ＡＰＣＩ＋：Ｃ５４Ｈ３３Ｎ３、測定値７２３）。
上述したような製造方法を用いて、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料である化合物１、化合物１４、化合物１６、化合物３５、化合物３６および化合物７６を得た。また、比較例として、以下に示す比較例化合物１及び比較例化合物２を準備した。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料である化合物１、化合物１４、化合物１６、化合物３５、化合物３６及び化合物７６と、比較例化合物１及び比較例化合物２とを正孔輸送材料として用いて、上述した製造方法により有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した。本実施例においては、基板１０２には透明ガラス基板を用い、ITOで１５０ｎｍの膜厚の陽極１０４を形成し、2-TNATAで６０ｎｍの膜厚の正孔注入層１０６を形成し、３０ｎｍの膜厚の正孔輸送層１０８を形成し、ADNにTBPを３％ドープした２５ｎｍの膜厚の発光層１１０を形成し、Alq3で２５ｎｍの膜厚の電子輸送層１１２を形成し、LiFで１ｎｍの膜厚の電子注入層１１４を形成し、Alで１００ｎｍの膜厚の陰極１１６を形成した。
作成した有機エレクトロルミネッセンス素子について、駆動電圧、電流効率及び半減寿命を評価した。なお、電流効率は１０ｍＡ／ｃｍ２における値を示し、半減寿命は初期輝度１，０００ｃｄ／ｍ２からの輝度半減時間を示す。評価結果を表１に示す。
表１から明らかなように、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料である化合物１、化合物１４、化合物１６、化合物３５、化合物３６及び化合物７６は、比較例化合物１及び比較例化合物２に比して、低電圧で有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動させることができた。また、電流効率において、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料である化合物１、化合物１４、化合物１６、化合物３５、化合物３６及び化合物７６は、比較例化合物１及び比較例化合物２よりも高い電流効率を実現し、半減寿命についても、有意に長い寿命を示した。したがって、高い電子耐性を有するインドロカルバゾール基を高い正孔輸送性を有するカルバゾール連結体に置換した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を正孔輸送材料として使用することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を実現できることが明らかとなった。
また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料である化合物１、化合物１４、化合物１６、化合物３５、化合物３６及び化合物７６と、比較例化合物１及び比較例化合物２とを発光層のホスト材料として用いて、上述した製造方法により有機エレクトロルミネッセンス素子を形成した。本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子用材料である化合物１、化合物１４、化合物１６、化合物３５、化合物３６及び化合物７６と、比較例化合物１又は比較例化合物２とを発光層のホスト材料として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子２００を図２に示す。有機エレクトロルミネッセンス素子２００においては、基板２０２には透明ガラス基板を用い、ITOで１５０ｎｍの膜厚の陽極２０４を形成し、2-TNATAで６０ｎｍの膜厚の正孔注入層２０６を形成し、HMTPDで３０ｎｍの膜厚の正孔輸送層２０８を形成し、化合物１、化合物１４、化合物１６、化合物３５、化合物３６、化合物７６、比較例化合物１又は比較例化合物２にIr(ppy)3を２０％ドープした２５ｎｍの膜厚の発光層２１０を形成し、Alq3で２５ｎｍの膜厚の電子輸送層２１２を形成し、LiFで１ｎｍの膜厚の電子注入層２１４を形成し、Alで１００ｎｍの膜厚の陰極２１６を形成した。
作成した有機エレクトロルミネッセンス素子について、駆動電圧、電流効率及び半減寿命を評価した。なお、電流効率は１０ｍＡ／ｃｍ２における値を示し、半減寿命は初期輝度１，０００ｃｄ／ｍ２からの輝度半減時間を示す。評価結果を表２に示す。
表２から明らかなように、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料である化合物１、化合物１４、化合物１６、化合物３５、化合物３６及び化合物７６は、比較例化合物１及び比較例化合物２に比して、低電圧で有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動させることができた。また、電流効率において、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料である化合物１、化合物１４、化合物１６、化合物３５、化合物３６及び化合物７６は、比較例化合物１及び比較例化合物２よりも高い電流効率を実現し、半減寿命についても、有意に長い寿命を示した。したがって、高い電子耐性を有するインドロカルバゾール基を高い正孔輸送性を有するカルバゾール連結体に置換した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を発光層のホスト材料として使用することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の高効率化及び長寿命化を実現できることが明らかとなった。
１００ 有機ＥＬ素子、１０２ 基板、１０４ 陽極、１０６ 正孔注入層、１０８ 正孔輸送層、１１０ 発光層、１１２ 電子輸送層、１１４ 電子注入層、１１６ 陰極、２００ 有機ＥＬ素子、２０２ 基板、２０４ 陽極、２０６ 正孔注入層、２０８ 正孔輸送層、２１０ 発光層、２１２ 電子輸送層、２１４ 電子注入層、２１６ 陰極
Claims (9)
- 以下の一般式（１）で表される有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
［一般式（１）中、Arは、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、又は置換若しくは無置換のヘテロアリール基であり、L1及びL2はそれぞれ独立的に、単結合、置換若しくは無置換のアリーレン基、又は置換若しくは無置換のヘテロアリーレン基であり、R1及びR2はそれぞれ独立的にかつ出現するごとに異なり、水素、重水素、ハロゲン原子、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロアリール基、置換若しくは無置換のトリアリールシリル基、又は置換若しくは無置換のトリアルキルシリル基であり、ｍ及びｎはそれぞれ独立的に１から７の整数である。］ - 前記Arは、置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上２４以下のアリール基であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 前記Arは、置換若しくは無置換のカルバゾリル基、置換若しくは無置換のジベンゾフリル基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチエニル基であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 前記L1及びL2はそれぞれ独立的に、単結合、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６以上１８以下のアリーレン基であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 前記R1及びR2はそれぞれ独立的にかつ出現するごとに異なり、水素、又は置換若しくは無置換のアリール基であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 請求項１乃至５の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含むことを特徴とする正孔輸送材料。
- 請求項６に記載の正孔輸送材料を発光層と陽極との間の積層膜中のうちの一つの膜中に含む有機エレクトロルミネッセンス発光素子。
- 請求項１乃至５の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含むことを特徴とするホスト材料。
- 請求項８に記載のホスト材料を発光層中に含む有機エレクトロルミネッセンス発光素子。
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