(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-20
(45)【発行日】2022-09-29
(54)【発明の名称】トリフェニレン化合物及びその用途
(51)【国際特許分類】
C07C 211/61 20060101AFI20220921BHJP
H01L 51/50 20060101ALI20220921BHJP
C07C 211/54 20060101ALN20220921BHJP
【FI】
C07C211/61 CSP
H05B33/22 D
H05B33/14 B
C07C211/54
(21)【出願番号】P 2018146949
(22)【出願日】2018-08-03
【審査請求日】2021-07-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000003300
【氏名又は名称】東ソー株式会社
(72)【発明者】
【氏名】新屋 宏和
(72)【発明者】
【氏名】中村 圭介
(72)【発明者】
【氏名】川島 弘之
【審査官】早川 裕之
(56)【参考文献】
【文献】特表2017-508715(JP,A)
【文献】国際公開第2015/012618(WO,A1)
【文献】韓国公開特許第10-2010-0045587(KR,A)
【文献】特開2014-167946(JP,A)
【文献】特開2015-155378(JP,A)
【文献】Park, Jong-Yek; et al,Thermally stable triphenylene-based hole-transporting materials for organic light-emitting devices,Thin Solid Films,2011年,519(18),,5917-5923
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07C 211/61
C07C 211/54
H01L 51/50
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物。
【化1】
(式中、
Ar
1~Ar
4は、各々独立して、炭素数6~30の単環、連結、若しくは縮合の芳香族炭化水素基、又は炭素数3~20の単環、連結、若しくは縮合のヘテロ芳香族基[これらの基は、各々独立して、メチル基、フェニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、及びジベンゾフラニル基からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい]を表す。
L
1
は、単結合を表す。
L
2は
、単結合、又は炭素数6~20の単環、連結、若しくは縮合の2価芳香族炭化水素基[これらの基は、各々独立して、メチル基、エチル基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルコキシ基、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基、炭素数1~3のハロゲン化アルコキシ基、炭素数6~20の単環、連結、若しくは縮合のアリール基、炭素数6~18の単環、連結、若しくは縮合のアリールオキシ基、炭素数3~20の単環、連結、若しくは縮合のヘテロアリール基、炭素数3~18のトリアルキルシリル基、炭素数18~40のトリアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン原子、及び重水素原子からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい。]を表す。
R
1及びR
2は、各々独立して、メチル基、メトキシ基、又はシアノ基を表し、n及びmは、各々独立して、0~4の整数を表す。)
【請求項2】
Ar
1~Ar
4が、各々独立して、炭素数6~20の単環、連結、若しくは縮合の芳香族炭化水素基、又は炭素数3~16の単環、連結、若しくは縮合のヘテロ芳香族基[これらの基は、各々独立して、メチル基、フェニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、及びジベンゾフラニル基からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい]であることを特徴とする請求項1に記載のトリフェニレン化合物。
【請求項3】
Ar
1~Ar
4が、各々独立して、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、ジベンゾチエニル基、又はジベンゾフラニル基[これらの基は、各々独立して、メチル基、フェニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、及びジベンゾフラニル基からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい]であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトリフェニレン化合物。
【請求項4】
Ar
1~Ar
4が、各々独立して、フェニル基、4-メチルフェニル基、4-(9-カルバゾリル)フェニル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、4-(4-ジベンゾチエニル)フェニル基、4-(4-ジベンゾフラニル)フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、9,9-ジメチル-2-フルオレニル基、9,9-ジフェニル-2-フルオレニル基又はフェナントリル基であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載のトリフェニレン化合物。
【請求項5】
L
2が
、単結合、炭素数6~14の単環、連結、若しくは縮合の2価芳香族炭化水素基[これらの基は、各々独立して、メチル基、エチル基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルコキシ基、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基、炭素数1~3のハロゲン化アルコキシ基、炭素数6~20の単環、連結、若しくは縮合のアリール基、炭素数6~18の単環、連結、若しくは縮合のアリールオキシ基、炭素数3~20の単環、連結、若しくは縮合のヘテロアリール基、炭素数3~18のトリアルキルシリル基、炭素数18~40のトリアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン原子、及び重水素原子からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい。]であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載のトリフェニレン化合物。
【請求項6】
L
2が
、単結合、フェニレン基又はビフェニレン基であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載のトリフェニレン化合物。
【請求項7】
請求項1乃至6のいずれか1つに記載のトリフェニレン化合物を含むことを特徴とする、有機EL素子用材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規なトリフェニレン化合物及びそれを用いた有機EL素子に関するものである。
【背景技術】
【0002】
有機EL素子は、有機薄膜を1対の電極で狭持した面発光型素子であり、薄型軽量、高視野角、高速応答性といった特徴を有し、各種表示素子への応用が期待されている。有機EL素子とは、陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子とが発光層で再結合する際に発する光を利用した素子であり、その構造は正孔輸送層、発光層、電子輸送層等を積層した多層積層型が特徴である。ここで、正孔輸送層や電子輸送層といった電荷輸送層は、それ自体は発光するわけではないが、発光層への電荷注入を容易にし、また、発光層に注入された電荷や発光層で生成した励起子のエネルギーを閉じ込めるといった役割を果たしている。従って、電荷輸送層は有機EL素子の低駆動電圧化および発光効率を向上させる上で非常に重要である。
【0003】
正孔輸送材料には、適当なイオン化ポテンシャルと正孔輸送能を有するアリールアミン化合物が用いられ、そのようなアミン化合物として4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(以下、NPDと略す)が標準的材料として広く認知されている(例えば、非特許文献1)。しかし、NPDは、ガラス転移温度が十分高くないことから、素子寿命に課題があった。また、NPDを正孔輸送層に用いた素子の駆動電圧、発光効率も市場要求を満足するほどではなかった。
【0004】
このような背景から、高いガラス転移温度を確保でき、正孔輸送性に優れる縮合環を導入したアリールアミン化合物の開発が進められている。高いガラス転移温度の縮合環の一例としては、トリフェニレン環構造が知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。しかし、これらの化合物を用いた有機EL素子の素子電圧及び発光効率は十分とは言い難く、さらなる改善が求められていた。
【0005】
一方、ガラス転移温度、アモルファス性、熱安定性を改善できるトリフェニレン化合物が報告されている(例えば、特許文献3及び4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】韓国特許出願公開第10-2010-0045587号明細書
【文献】中国特許出願公開第102757300号明細書
【文献】国際公開第2013/157367号パンフレット
【文献】特開2016-26172号公報
【非特許文献】
【0007】
【文献】Journal of Applied Physics,2004年,95巻,7798頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
有機EL素子において電荷輸送材料は電荷輸送の為に酸化還元を絶えず繰返しているが、上記の特許文献3及び4等に開示されたトリフェニレン化合物については、酸化還元に対する安定性に改善の余地があった。
【0009】
本発明の目的は、従来公知のトリフェニレン化合物に比べて、酸化還元に対する安定性に優れる新規なトリフェニレン化合物、及び当該トリフェニレン化合物を用いた有機EL素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは鋭意検討した結果、下記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物が前記課題を解決することを見出し、本願発明を完成させるに至った。
【0011】
【0012】
(式中、Ar1~Ar4は、各々独立して、炭素数6~30の単環、連結、若しくは縮合の芳香族炭化水素基、又は炭素数3~20の単環、連結、若しくは縮合のヘテロ芳香族基[これらの基は、各々独立して、メチル基、フェニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、及びジベンゾフラニル基からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい]を表す。
L1及びL2は、各々独立して、単結合、又は炭素数6~20の単環、連結、若しくは縮環の2価芳香族炭化水素基[これらの基は、各々独立して、メチル基、エチル基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルコキシ基、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基、炭素数1~3のハロゲン化アルコキシ基、炭素数6~20の単環、連結、若しくは縮環のアリール基、炭素数6~18の単環、連結、若しくは縮環のアリールオキシ基、炭素数3~20の単環、連結、若しくは縮環のヘテロアリール基、炭素数3~18のトリアルキルシリル基、炭素数18~40のトリアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン原子、及び重水素原子からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい。]を表す。
R1及びR2は、各々独立して、メチル基、メトキシ基、又はシアノ基を表し、n及びmは、各々独立して、0~4の整数を表す。)
【発明の効果】
【0013】
本発明のトリフェニレン化合物は、その構造上の特徴に基づいて、酸化還元に対する安定性に優れるため、耐久性の高い正孔輸送材料を提供することができるという効果を奏する。即ち、耐久性の高い有機EL素子を提供することができるという効果を奏する。
【0014】
本発明のトリフェニレン化合物は、従来公知の材料に比べて、発光効率(電流効率)が高く、素子寿命に優れる有機EL素子を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0016】
上記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物において、Ar1~Ar4は、各々独立して、炭素数6~30の単環、連結、若しくは縮合の芳香族炭化水素基、又は炭素数3~20の単環、連結、若しくは縮合のヘテロ芳香族基[これらの基は、各々独立して、メチル基、フェニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、及びジベンゾフラニル基からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい]を表す。
【0017】
Ar1~Ar4における炭素数6~30の単環、連結、又は縮合の芳香族炭化水素基としては、特に限定するものではないが、例えば、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、又はベンゾフルオレニル基等が挙げられる。なお、これらの基については、上述の通り、各々独立して、メチル基、フェニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、又はジベンゾフラニル基を有していてもよく、置換基の数については特に限定されない。
【0018】
Ar1~Ar4における炭素数3~20の単環、連結、又は縮合のヘテロ芳香族基としては、特に限定するものではないが、例えば、少なくとも一つの酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を含有する炭素数3~20の単環、連結、又は縮合のヘテロ芳香族基を挙げることができ、より好ましくは、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子からなる群より選ばれる原子を少なくとも一つ芳香環上に含有する炭素数3~20の単環、連結、又は縮合のヘテロ芳香族基を挙げることができ、特に限定するものではないが、例えば、ピロリル基、チエニル基、フリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、1,3,5-トリアジル基、インドリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾイミダゾリル基、インダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、2,1,3-ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイソオキサゾリル基、2,1,3-ベンゾオキサジアゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリル基、キナゾリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、フェナジン基、又はチアントレニル基等が挙げられる。なお、これらの基については、上述の通り、各々独立して、メチル基、フェニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、又はジベンゾフラニル基を有していてもよく、置換基の数については特に限定されない。
【0019】
Ar1~Ar4の具体例としては、特に限定するものではないが、各々独立して、フェニル基、4-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、2-メチルフェニル基、2,4-ジメチルフェニル基、2,5-ジメチルフェニル基、3,4-ジメチルフェニル基、3,5-ジメチルフェニル基、2,6-ジメチルフェニル基、2,3,5-トリメチルフェニル基、2,3,6-トリメチルフェニル基、3,4,5-トリメチルフェニル基、4-ビフェニル基、3-ビフェニル基、2-ビフェニル基、2-メチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、3-メチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、2’-メチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、3’-メチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、4’-メチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、2,6-ジメチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、2,2’-ジメチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、2,3’-ジメチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、2,4’-ジメチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、3,2’-ジメチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、2’,3’-ジメチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、2’,4’-ジメチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、2’,5’-ジメチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、2’,6’-ジメチル-1,1’-ビフェニル-4-イル基、4-フェニルビフェニル基、2-フェニルビフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、2-メチルナフタレン-1-イル基、4-メチルナフタレン-1-イル基、6-メチルナフタレン-2-イル基、4-(1-ナフチル)フェニル基、4-(2-ナフチル)フェニル基、3-(1-ナフチル)フェニル基、3-(2-ナフチル)フェニル基、3-メチル-4-(1-ナフチル)フェニル基、3-メチル-4-(2-ナフチル)フェニル基、4-(2-メチルナフタレン-1-イル)フェニル基、3-(2-メチルナフタレン-1-イル)フェニル基、4-フェニルナフタレン-1-イル基、4-(2-メチルフェニル)ナフタレン-1-イル基、4-(3-メチルフェニル)ナフタレン-1-イル基、4-(4-メチルフェニル)ナフタレン-1-イル基、6-フェニルナフタレン-2-イル基、4-(2-メチルフェニル)ナフタレン-2-イル基、4-(3-メチルフェニル)ナフタレン-2-イル基、4-(4-メチルフェニル)ナフタレン-2-イル基、テトラフェニルシラン-4-イル基、テトラフェニルシラン-3-イル基、2-フルオレニル基、9,9-ジメチル-2-フルオレニル基、9,9-ジフェニル-2-フルオレニル基、9,9-ジフェニル-4-フルオレニル基、9,9’-スピロビフルオレニル基、9-フェナントリル基、2-フェナントリル基、11,11’-ジメチルベンゾ[a]フルオレン-9-イル基、11,11’-ジメチルベンゾ[a]フルオレン-3-イル基、11,11’-ジメチルベンゾ[b]フルオレン-9-イル基、11,11’-ジメチルベンゾ[b]フルオレン-3-イル基、11,11’-ジメチルベンゾ[c]フルオレン-9-イル基、11,11’-ジメチルベンゾ[c]フルオレン-2-イル基、3-フルオランテニル基、8-フルオランテニル基、1-イミダゾリル基、2-フェニル-1-イミダゾリル基、2-フェニル-3,4-ジメチル-1-イミダゾリル基、2,3,4-トリフェニル-1-イミダゾリル基、2-(2-ナフチル)-3,4-ジメチル-1-イミダゾリル基、2-(2-ナフチル)-3,4-ジフェニル-1-イミダゾリル基、1-メチル-2-イミダゾリル基、1-エチル-2-イミダゾリル基、1-フェニル-2-イミダゾリル基、1-メチル-4-フェニル-2-イミダゾリル基、1-メチル-4,5-ジメチル-2-イミダゾリル基、1-メチル-4,5-ジフェニル-2-イミダゾリル基、1-フェニル-4,5-ジメチル-2-イミダゾリル基、1-フェニル-4,5-ジフェニル-2-イミダゾリル基、1-フェニル-4,5-ジビフェニリル-2-イミダゾリル基、1-メチル-3-ピラゾリル基、1-フェニル-3-ピラゾリル基、1-メチル-4-ピラゾリル基、1-フェニル-4-ピラゾリル基、1-メチル-5-ピラゾリル基、1-フェニル-5-ピラゾリル基、2-チアゾリル基、4-チアゾリル基、5-チアゾリル基、3-イソチアゾリル基、4-イソチアゾリル基、5-イソチアゾリル基、2-オキサゾリル基、4-オキサゾリル基、5-オキサゾリル基、3-イソオキサゾリル基、4-イソオキサゾリル基、5-イソオキサゾリル基、2-ピリジル基、3-メチル-2-ピリジル基、4-メチル-2-ピリジル基、5-メチル-2-ピリジル基、6-メチル-2-ピリジル基、3-ピリジル基、4-メチル-3-ピリジル基、4-ピリジル基、2-ピリミジル基、2,2’-ビピリジン-3-イル基、2,2’-ビピリジン-4-イル基、2,2’-ビピリジン-5-イル基、2,3’-ビピリジン-3-イル基、2,3’-ビピリジン-4-イル基、2,3’-ビピリジン-5-イル基、5-ピリミジル基、ピラジル基、1,3,5-トリアジル基、4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル基、1-ベンゾイミダゾリル基、2-メチル-1-ベンゾイミダゾリル基、2-フェニル-1-ベンゾイミダゾリル基、1-メチル-2-ベンゾイミダゾリル基、1-フェニル-2-ベンゾイミダゾリル基、1-メチル-5-ベンゾイミダゾリル基、1,2-ジメチル-5-ベンゾイミダゾリル基、1-メチル-2-フェニル-5-ベンゾイミダゾリル基、1-フェニル-5-ベンゾイミダゾリル基、1,2-ジフェニル-5-ベンゾイミダゾリル基、1-メチル-6-ベンゾイミダゾリル基、1,2-ジメチル-6-ベンゾイミダゾリル基、1-メチル-2-フェニル-6-ベンゾイミダゾリル基、1-フェニル-6-ベンゾイミダゾリル基、1,2-ジフェニル-6-ベンゾイミダゾリル基、1-メチル-3-インダゾリル基、1-フェニル-3-インダゾリル基、2-ベンゾチアゾリル基、4-ベンゾチアゾリル基、5-ベンゾチアゾリル基、6-ベンゾチアゾリル基、7-ベンゾチアゾリル基、3-ベンゾイソチアゾリル基、4-ベンゾイソチアゾリル基、5-ベンゾイソチアゾリル基、6-ベンゾイソチアゾリル基、7-ベンゾイソチアゾリル基、2,1,3-ベンゾチアジアゾール-4-イル基、2,1,3-ベンゾチアジアゾール-5-イル基、2-ベンゾオキサゾリル基、4-ベンゾオキサゾリル基、5-ベンゾオキサゾリル基、6-ベンゾオキサゾリル基、7-ベンゾオキサゾリル基、3-ベンゾイソオキサゾリル基、4-ベンゾイソオキサゾリル基、5-ベンゾイソオキサゾリル基、6-ベンゾイソオキサゾリル基、7-ベンゾイソオキサゾリル基、2,1,3-ベンゾオキサジアゾリル-4-イル基、2,1,3-ベンゾオキサジアゾリル-5-イル基、2-キノリル基、3-キノリル基、5-キノリル基、6-キノリル基、1-イソキノリル基、4-イソキノリル基、5-イソキノリル基、2-キノキサリル基、3-フェニル-2-キノキサリル基、6-キノキサリル基、2,3-ジメチル-6-キノキサリル基、2,3-ジフェニル-6-キノキサリル基、2-キナゾリル基、4-キナゾリル基、2-アクリジニル基、9-アクリジニル基、1,10-フェナントロリン-3-イル基、1,10-フェナントロリン-5-イル基、2-チエニル基、3-チエニル基、2-ベンゾチエニル基、3-ベンゾチエニル基、2-ジベンゾチエニル基、4-ジベンゾチエニル基、2-フラニル基、3-フラニル基、2-ベンゾフラニル基、3-ベンゾフラニル基、2-ジベンゾフラニル基、4-ジベンゾフラニル基、9-メチルカルバゾール-2-イル基、9-メチルカルバゾール-3-イル基、9-メチルカルバゾール-4-イル基、9-フェニルカルバゾール-2-イル基、9-フェニルカルバゾール-3-イル基、9-フェニルカルバゾール-4-イル基、9-ビフェニルカルバゾール-2-イル基、9-ビフェニルカルバゾール-3-イル基、9-ビフェニルカルバゾール-4-イル基、2-チアントリル基、10-フェニルフェノチアジン-3-イル基、10-フェニルフェノチアジン-2-イル基、10-フェニルフェノキサジン-3-イル基、10-フェニルフェノキサジン-2-イル基、1-メチルインドール-2-イル基、1-フェニルインドール-2-イル基、9-フェニルカルバゾール-4-イル基、1-メチルインドール-2-イル基、1-フェニルインドール-2-イル基、4-(2-ピリジル)フェニル基、4-(3-ピリジル)フェニル基、4-(4-ピリジル)フェニル基、3-(2-ピリジル)フェニル基、3-(3-ピリジル)フェニル基、3-(4-ピリジル)フェニル基、4-(2-フェニルイミダゾール-1-イル)フェニル基、4-(1-フェニルイミダゾール-2-イル)フェニル基、4-(2,3,4-トリフェニルイミダゾール-1-イル)フェニル基、4-(1-メチル-4,5-ジフェニルイミダゾール-2-イル)フェニル基、4-(2-メチルベンゾイミダゾール-1-イル)フェニル基、4-(2-フェニルベンゾイミダゾール-1-イル)フェニル基、4-(1-メチルベンゾイミダゾール-2-イル)フェニル基、4-(2-フェニルベンゾイミダゾール-1-イル)フェニル基、3-(2-メチルベンゾイミダゾール-1-イル)フェニル基、3-(2-フェニルベンゾイミダゾール-1-イル)フェニル基、3-(1-メチルベンゾイミダゾール-2-イル)フェニル基、3-(2-フェニルベンゾイミダゾール-1-イル)フェニル基、4-(3,5-ジフェニルトリアジン-1-イル)フェニル基、4-(2-チエニル)フェニル基、4-(2-フラニル)フェニル基、5-フェニルチオフェン-2-イル基、5-フェニルフラン-2-イル基、4-(5-フェニルチオフェン-2-イル)フェニル基、4-(5-フェニルフラン-2-イル)フェニル基、3-(5-フェニルチオフェン-2-イル)フェニル基、3-(5-フェニルフラン-2-イル)フェニル基、4-(2-ベンゾチエニル)フェニル基、4-(3-ベンゾチエニル)フェニル基、3-(2-ベンゾチエニル)フェニル基、3-(3-ベンゾチエニル)フェニル基、4-(2-ジベンゾチエニル)フェニル基、4-(4-ジベンゾチエニル)フェニル基、3-(2-ジベンゾチエニル)フェニル基、3-(4-ジベンゾチエニル)フェニル基、4-(2-ジベンゾフラニル)フェニル基、4-(4-ジベンゾフラニル)フェニル基、3-(2-ジベンゾフラニル)フェニル基、3-(4-ジベンゾフラニル)フェニル基、5-フェニルピリジン-2-イル基、4-フェニルピリジン-2-イル基、5-フェニルピリジン-3-イル基、4-(9-カルバゾリル)フェニル基、又は3-(9-カルバゾリル)フェ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。
【0020】
前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物において、正孔輸送性に優れる点で、Ar1~Ar4は、各々独立して、炭素数6~20の単環、連結、若しくは縮合の芳香族炭化水素基、又は炭素数3~16の単環、連結、若しくは縮合のヘテロ芳香族基[これらの基は、各々独立して、メチル基、フェニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、及びジベンゾフラニル基からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい]であることが好ましく、各々独立して、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、ジベンゾチエニル基、又はジベンゾフラニル基[これらの基は、各々独立して、メチル基、フェニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、及びジベンゾフラニル基からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい]であることがより好ましい。
【0021】
上記の炭素数6~20の単環、連結、若しくは縮合の芳香族炭化水素基としては、特に限定するものではないが、上記の炭素数6~30の単環、連結、又は縮合の芳香族炭化水素基と同様の基(ただし、炭素数6~20のものに限る)を例示することができる。
【0022】
上記の炭素数3~16の単環、連結、若しくは縮合のヘテロ芳香族基としては、特に限定するものではないが、上記の炭素数3~20の単環、連結、又は縮合のヘテロ芳香族基と同様の基(ただし、炭素数3~16のものに限る)を例示することができる。
【0023】
また、前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物において、正孔輸送性に優れる点で、Ar1~Ar4は、各々独立して、メチル基、トリフェニルシリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基及びジベンゾフラニル基からなる群より選ばれる置換基を有していてもよいフェニル基、メチル基を有していてもよいビフェニリル基、メチル基を有していてもよいターフェニリル基、メチル基を有していてもよいナフチル基、メチル基若しくはフェニル基を有していてもよいフルオレニル基、メチル基を有していてもよいフェナントリル基、メチル基を有していてもよいジベンゾチエニル基、メチル基を有していてもよいジベンゾフラニル基、であることがより好ましい。
【0024】
さらに、前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物において、Ar1~Ar4は、正孔輸送性に優れる点で、各々独立して、フェニル基、4-メチルフェニル基、4-(9-カルバゾリル)フェニル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、4-(4-ジベンゾチエニル)フェニル基、4-(4-ジベンゾフラニル)フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、9,9-ジメチル-2-フルオレニル基、9,9-ジフェニル-2-フルオレニル基、又はフェナントリル基であることがさらに好ましい。
【0025】
前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物において、L1及びL2は、各々独立して、単結合、又は炭素数6~20の単環、連結、若しくは縮環の2価芳香族炭化水素基[これらの基は、各々独立して、メチル基、エチル基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルコキシ基、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基、炭素数1~3のハロゲン化アルコキシ基、炭素数6~20の単環、連結、又は縮環のアリール基、炭素数6~18の単環、連結、又は縮環のアリールオキシ基、炭素数3~20の単環、連結、又は縮環のヘテロアリール基、炭素数3~18のトリアルキルシリル基、炭素数18~40のトリアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン原子、及び重水素原子からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい。]を表す。
【0026】
L1及びL2で示される単環、連結、若しくは縮環の炭素数6~20の2価芳香族炭化水素基の具体例としては、特に限定するものではないが、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフチレン基、フェニルナフタレン-ジイル基、ビナフチレン基、フルオレン-ジイル基、ベンゾフルオレン-ジイル基、ジベンゾフルオレン-ジイル基、フェナントレン-ジイル基、フルオランテン-ジイル基、アントラセン-ジイル基、クリセン-ジイル基、ピレン-ジイル基、トリフェニレン-ジイル基、又はペリレン-ジイル基等が挙げられる。
【0027】
炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ステアリル基、シクロプロピル基、又はシクロヘキシル基等が挙げられる。
【0028】
炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルコキシ基としては、特に限定するものではないが、例えば、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、又はステアリルオキシ基等が挙げられる。
【0029】
炭素数1~3のハロゲン化アルキル基としては、特に限定するものではないが、例えば、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、又は2-フルオロエチル基等が挙げられる。
【0030】
炭素数1~3のハロゲン化アルコキシ基としては、特に限定するものではないが、例えば、トリフルオロメトキシ基、トリクロロメトキシ基、又は2-フルオロエトキシ基等が挙げられる。
【0031】
炭素数6~20の単環、連結、又は縮環のアリール基は、総炭素数6~20の置換基を有していてもよい単環、連結、又は縮環の芳香族炭化水素基を意味し、該基としては、特に限定するものではないが、例えば、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、2-メトキシフェニル基、3-メトキシフェニル基、4-メトキシフェニル基、2-シアノフェニル基、3-シアノフェニル基、4-シアノフェニル基、3,4-ジメチルフェニル基、2,6-ジメチルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、1-メチルナフチル基、2-メチルナフチル基、1-メトキシナフチル基、2-メトキシナフチル基、又は9,9-ジメチルフルオレニル基等が挙げられる。
【0032】
炭素数6~18の単環、連結、又は縮環のアリールオキシ基としては、特に限定するものではないが、例えば、フェノキシ基、2-メチルフェノキシ基、3-メチルフェノキシ基、4-メチルフェノキシ基、2-メトキシフェノキシ基、3-メトキシフェノキシ基、4-メトキシフェノキシ基、2-シアノフェノキシ基、3-シアノフェノキシ基、4-シアノフェノキシ基、3,4-ジメチルフェノキシ基、2,6-ジメチルフェノキシ基、ビフェニルオキシ基、又はナフチルオキシ基等が挙げられる。
【0033】
炭素数3~20の単環、連結、又は縮環のヘテロアリール基は、総炭素数3~20の置換基を有していてもよい単環、連結、又は縮環のヘテロ芳香族基を意味し、該基としては、特に限定するものではないが、例えば、ピロリル基、1-メチルピロリル基、1-フェニルピロリル基、チエニル基、2-メチルチエニル基、2-シアノチエニル基、2-フェニルチエニル基、フリル基、2-フェニルフリル基、イミダゾリル基、1-メチルイミダゾリル基、2-メチルイミダゾリル基、1-フェニルイミダゾリル基、2-フェニル-イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、1,3,5-トリアジル基、2,4-ジフェニル-1,3,5-トリアジル基、インドリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾイミダゾリル基、2-メチルベンゾイミダゾリル基、2-フェニルベンゾイミダゾリル基、1-メチルベンゾイミダゾリル基、1-フェニルベンゾイミダゾリル基、1,2-ジフェニルベンゾイミダゾリル基、インダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、2,1,3-ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイソオキサゾリル基、2,1,3-ベンゾオキサジアゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリル基、キナゾリル基、カルバゾリル基、9-メチルカルバゾリル基、9-エチルカルバゾリル基、9-フェニルカルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、アクリジニル基、フェナントロリン基、フェナジン基、又はチアントレニル基等が挙げられる。
【0034】
炭素数3~18のトリアルキルシリル基としては、特に限定するものではないが、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、又はトリブチルシリル基等が挙げられる。
【0035】
炭素数18~40のトリアリールシリル基としては、特に限定するものではないが、例えば、トリフェニルシリル基、トリ(2-メチルフェニル)シリル基、トリ(3-メチルフェニル)シリル基、トリ(4-メチルフェニル)シリル基、又はトリ(4-ビフェニリル)シリル基等が挙げられる。
【0036】
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素が挙げられる。
【0037】
前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物において、正孔輸送性に優れる点で、L1及びL2は、各々独立して、単結合、炭素数6~14の単環、連結、若しくは縮合の2価芳香族炭化水素基[これらの基は、各々独立して、メチル基、エチル基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルコキシ基、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基、炭素数1~3のハロゲン化アルコキシ基、炭素数6~20の単環、連結、又は縮合のアリール基、炭素数6~18の単環、連結、又は縮合のアリールオキシ基、炭素数3~20の単環、連結、又は縮合のヘテロアリール基、炭素数3~18のトリアルキルシリル基、炭素数18~40のトリアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン原子、及び重水素原子からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい。]であることが好ましい。
【0038】
上記の炭素数6~14の単環、連結、若しくは縮合の2価芳香族炭化水素基としては、特に限定するものではないが、上記の炭素数6~20の単環、連結、若しくは縮合の2価芳香族炭化水素基と同様の基(ただし、炭素数6~14のものに限る)を例示することができる。
【0039】
また、L1及びL2は、正孔輸送性に優れる点で、各々独立して、単結合、フェニレン基又はビフェニレン基(これらの基は、メチル基、エチル基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、炭素数3~18の直鎖、分岐、又は環状のアルコキシ基、炭素数1~3のハロゲン化アルキル基、炭素数1~3のハロゲン化アルコキシ基、炭素数6~20の単環、連結、又は縮合のアリール基、炭素数6~18の単環、連結、又は縮合のアリールオキシ基、炭素数3~20の単環、連結、又は縮合のヘテロアリール基、炭素数3~18のトリアルキルシリル基、炭素数18~40のトリアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン原子、及び重水素原子からなる群より選ばれる置換基を1種以上有していてもよい)であることが好ましく、各々独立して、単結合、フェニレン基又はビフェニレン基であることがより好ましく、各々独立して、単結合、1,3-フェニレン基、1,4-フェニレン基、又は4,4’-ビフェニレン基であることがより好ましく、各々独立して、単結合、1,3-フェニレン基、又は1,4-フェニレン基であることがさらに好ましい。
【0040】
前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物において、R1及びR2は、各々独立して、メチル基、メトキシ基、又はシアノ基を表す。正孔輸送性に優れる点で、R1及びR2は、各々独立して、メチル基又はシアノ基であることが好ましい。
【0041】
n及びmは、各々独立して、0~4の整数を表す。正孔輸送性に優れる点で、n及びmは、各々独立して、0、1、2、又は3であることが好ましく、0、1、又は2であることがより好ましく、0又は1であることがより好ましく、0であることがより好ましい。
【0042】
以下に、一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物について、好ましい化合物を例示するが、本願発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【0054】
前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物は、例えばジハロゲン化トリフェニレン化合物を原料として用い、公知の方法(アリールアミノ化及び鈴木カップリング)によって合成することができる。例えば、下記一般式(2)で表されるジハロゲン化トリフェニレン化合物と、一般式(3)又は一般式(4)で表されるアリールアミン化合物とを、塩基の存在下、銅触媒又はパラジウム触媒を用いて反応させ、対応する一般式(5)又は一般式(6)で表されるトリフェニレン化合物を得る。更に、得られた一般式(5)又は一般式(6)で表されるトリフェニレン化合物と、それぞれ一般式(4)又は一般式(3)で表されるアリールアミン化合物とを、塩基の存在下、銅触媒又はパラジウム触媒を用いて合成することができる。前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物は、上記に示した通り、二段階で合成することもできるし、一段階で合成することもできる。
【0055】
【0056】
[式中、R1及びR2、Ar1~Ar4、L1、L2、m、及びnは、前記一般式(1)と同じ定義を表す。X及びYは各々独立してハロゲン原子(ヨウ素、臭素、塩素、又はフッ素)又はトリフラート基を表す。ZはB(ОH)2又はそのエステル体、水素原子を表す。]
また、前記一般式(2)で表されるジハロゲン化トリフェニレン化合物は、公知の方法(Angewandte Chemie International Edition,2012年,第51巻,12293頁)で合成することが可能である。
【0057】
本発明の前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物は、有機EL素子用材料として使用することができ、より具体的には、有機EL素子の発光層、正孔輸送層又は正孔注入層として使用することができる。なお、前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物は、正孔輸送特性や素子寿命の点で、高純度であることが好ましい。具体的には、ハロゲン原子や遷移金属元素による不純物や、製造原料や副生成物等の不純物が極力少ないものが好ましい。
【0058】
前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物を有機EL素子の正孔注入層又は正孔輸送層として使用する際の発光層には、従来から使用されている公知の蛍光又は燐光発光材料、又は熱活性化遅延蛍光材料を使用することができる。発光層は1種類の発光材料のみで形成されていても、ホスト材料中に1種類以上の発光材料がドープされていてもよい。
【0059】
前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物を含む正孔注入層及び/又は正孔輸送層を形成する際には、必要に応じて2種類以上の材料を含有又は積層させてもよく、例えば、酸化モリブデン等の酸化物、7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン、2,3,5,6-テトラフルオロ-7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン等の公知の電子受容性材料を含有又は積層させてもよい。
【0060】
また、本発明の前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物は、有機EL素子の発光層としても使用することができる。前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物を有機EL素子の発光層として使用する場合には、トリフェニレン化合物を単独で使用、公知の発光ホスト材料にドープして使用、又は公知の発光ドーパントをドープして使用することができる。
【0061】
前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物を含有する正孔注入層、正孔輸送層又は発光層を形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法等の公知の方法を適用することができる。
【0062】
本発明の効果が得られる有機EL素子の基本的な構造としては、基板、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び陰極を含むものが好ましく、一部の層が省略されていても、また逆に追加されていてもよい。
【0063】
有機EL素子の陽極及び陰極は、電気的な導体を介して電源に接続されている。陽極と陰極との間に電位を加えることにより、有機EL素子は作動、発光する。
【0064】
正孔は陽極から有機EL素子内に注入され、電子は陰極で有機EL素子内に注入される。
【0065】
有機EL素子は典型的には基板に被せられ、陽極又は陰極は基板と接触することができる。基板と接触する電極は便宜上、下側電極と呼ばれる。一般的には、下側電極は陽極であるが、本発明の有機EL素子においては、そのような形態に限定されるものではない。
【0066】
基板は、意図される発光方向に応じて、光透過性又は不透明であってもよい。光透過特性は、基板を通してエレクトロルミネッセンス発光により確認できる。一般的には、透明ガラス又はプラスチックがこのような場合に基板として採用される。基板は、多重の材料層を含む複合構造であってもよい。
【0067】
エレクトロルミネッセンス発光を、陽極を通して確認する場合、陽極は当該発光を通すか又は実質的に通すもので形成される。
【0068】
本発明において使用される一般的な透明アノード(陽極)材料は、特に限定するものではないが、インジウム-錫酸化物(ITO)、インジウム-亜鉛酸化物(IZO)、又は酸化錫等が挙げられる。その他の金属酸化物、例えばアルミニウム又はインジウム・ドープ型酸化錫、マグネシウム-インジウム酸化物、又はニッケル-タングステン酸化物も使用可能である。これらの酸化物に加えて、金属窒化物である、例えば窒化ガリウム、金属セレン化物である、例えばセレン化亜鉛、又は金属硫化物である、例えば硫化亜鉛を陽極として使用することができる。
【0069】
陽極は、プラズマ蒸着されたフルオロカーボンで改質することができる。陰極を通してだけエレクトロルミネッセンス発光が確認される場合、陽極の透過特性は重要ではなく、透明、不透明又は反射性の任意の導電性材料を使用することができる。この用途のための導体の一例としては、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム、白金等が挙げられる。
【0070】
陽極と発光層の間には、正孔注入層や正孔輸送層といった正孔輸送性の層を複数層設けることができる。正孔注入層や正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、これらの層を陽極と発光層の間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔を発光層に注入することができる。
【0071】
本発明の有機EL素子において、正孔輸送層及び/又は正孔注入層は、前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物を含むものである。
【0072】
正孔輸送層及び/又は正孔注入層には、前記一般式(1)で表されるトリフェニレン化合物と共に、公知の正孔輸送材料及び/又は正孔注入材料の中から任意のものを選択して組み合わせて用いることができる。
【0073】
公知の正孔注入材料、正孔輸送材料としては、例えばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、又、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。正孔注入材料、正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【0074】
上記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N’,N’-テトラフェニル-4,4’-ジアミノフェニル、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-〔1,1’-ビフェニル〕-4,4’-ジアミン(TPD)、2,2-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)プロパン、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,N’,N’-テトラ-p-トリル-4,4’-ジアミノビフェニル、1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン、ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(4-メトキシフェニル)-4,4’-ジアミノビフェニル、N,N,N’,N’-テトラフェニル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N-トリ(p-トリル)アミン、4-(ジ-p-トリルアミノ)-4’-〔4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4-N,N-ジフェニルアミノ-(2-ジフェニルビニル)ベンゼン、3-メトキシ-4’-N,N-ジフェニルアミノスチルベンゼン、N-フェニルカルバゾール、4,4’-ビス〔N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、4,4’,4’’-トリス〔N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)などがあげられる。
【0075】
又、p型-Si、p型-SiCなどの無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。正孔注入層、正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【0076】
有機EL素子の発光層は、燐光材料又は蛍光材料を含み、この領域で電子・正孔対が再結合された結果として発光を生ずる。
【0077】
発光層は、低分子及びポリマー双方を含む単一材料から成っていてもよいが、より一般的には、ゲスト化合物でドーピングされたホスト材料から成っており、発光は主としてドーパントから生じ、任意の色を有することができる。
【0078】
発光層のホスト材料としては、例えば、ビフェニル基、フルオレニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾール基、ピレニル基、又はアントラニル基を有する化合物が挙げられる。例えば、DPVBi(4,4’-ビス(2,2-ジフェニルビニル)-1,1’-ビフェニル)、BCzVBi(4,4’-ビス(9-エチル-3-カルバゾビニレン)1,1’-ビフェニル)、TBADN(2-ターシャルブチル-9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン)、ADN(9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン)、CBP(4,4’-ビス(カルバゾール-9-イル)ビフェニル)、CDBP(4,4’-ビス(カルバゾール-9-イル)-2,2’-ジメチルビフェニル)、又は9,10-ビス(ビフェニル)アントラセン等が挙げられる。
【0079】
発光層内のホスト材料としては、下記に定義する電子輸送材料、上記に定義する正孔輸送材料、正孔・電子再結合を助ける(サポート)別の材料、又はこれら材料の組み合わせであってもよい。
【0080】
蛍光ドーパントの一例としては、アントラセン、ピレン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドン、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム又はチアピリリウム化合物、フルオレン誘導体、ペリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス(アジニル)アミンホウ素化合物、ビス(アジニル)メタン化合物、カルボスチリル化合物等が挙げられる。
【0081】
燐光ドーパントの一例としては、イリジウム、白金、パラジウム、オスミウム等の遷移金属の有機金属錯体が挙げられる。
【0082】
ドーパントの一例として、Alq3(トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウム))、DPAVBi(4,4’-ビス[4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル]ビフェニル)、ペリレン、Ir(PPy)3(トリス(2-フェニルピリジン)イリジウム(III)、又はFlrPic(ビス(3,5-ジフルオロ-2-(2-ピリジル)フェニル-(2-カルボキシピリジル)イリジウム(III)等が挙げられる。
【0083】
電子輸送性材料としては、アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、土類金属錯体等が挙げられる。アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、又は土類金属錯体としては、例えば、8-ヒドロキシキノリナートリチウム(Liq)、ビス(8-ヒドロキシキノリナート)亜鉛、ビス(8-ヒドロキシキノリナート)銅、ビス(8-ヒドロキシキノリナート)マンガン、トリス(8-ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(2-メチル-8-ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8-ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2-メチル-8-キノリナート)クロロガリウム、ビス(2-メチル-8-キノリナート)(o-クレゾラート)ガリウム、ビス(2-メチル-8-キノリナート)-1-ナフトラートアルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリナート)-2-ナフトラートガリウム等が挙げられる。
【0084】
発光層と電子輸送層との間に、キャリアバランスを改善させる目的で、正孔阻止層を設けてもよい。正孔素子層として望ましい化合物は、BCP(2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、Bphen(4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、BAlq(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)、又はビス(10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム)等が挙げられる。
【0085】
本発明の有機EL素子においては、電子注入性を向上させ、素子特性(例えば、発光効率、定電圧駆動、又は高耐久性)を向上させる目的で、電子注入層を設けてもよい。
【0086】
電子注入層として望ましい化合物としては、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フレオレニリデンメタン、アントラキノジメタン、アントロン等が挙げられる。また、上記に記した金属錯体やアルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類ハロゲン化物、希土類ハロゲン化物、SiO2、AlO、SiN、SiON、AlON、GeO、LiO、LiON、TiO、TiON、TaO、TaON、TaN、Cなどの各種酸化物、窒化物、及び酸化窒化物のような無機化合物等も使用できる。
【0087】
発光が陽極を通してのみ確認される場合、本発明において使用される陰極は、任意の導電性材料から形成することができる。望ましい陰極材料としては、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
【実施例】
【0088】
以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されて解釈されるものではない。
【0089】
なお、本実施例で用いた分析機器及び測定方法を以下に列記する。
【0090】
[材料純度測定(HPLC分析)]
測定装置:東ソー製 マルチステーションLC-8020
測定条件:カラム Inertsil ODS-3V(4.6mmΦ×250mm)
検出器 UV検出(波長 254nm)
溶離液 メタノール/テトラヒドロフラン=9/1(v/v比)
[NMR測定]
測定装置:バリアン社製 Gemini200
[質量分析]
質量分析装置:日立製作所社製 M-80B
測定方法:FD-MS分析
[酸化還元安定性評価]
測定装置:北斗電工社製 HSV-110
[有機EL素子の発光特性]
測定装置:TOPCON社製LUMINANCEMETER(BM-9)
【0091】
【0092】
合成例1 化合物(7)の合成
窒素気流下、1000mLの三口フラスコに2-ビフェニルボロン酸 29.5g(149.2mmol)、1-ピロリジニルアゾ-2-ブロモ-4,6-ジクロロベンゼン 43.8g(135.6mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム 3.1g(2.7mmol)、1,2-ジメトキシエタン 400mL、及び30wt%の燐酸三カリウム水溶液 284g(燐酸三カリウムとして406.8mmol)を加え、80℃で18時間攪拌した。室温まで冷却した後、水層と有機層を分液し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。次いで当該有機層について、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下に濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエンとヘキサンの混合溶媒(体積比=3:1))で精製することにより、化合物(7)の淡黄色固体を41.9g(105.7mmol)単離した(収率78%)。
【0093】
化合物の同定は1H-NMR測定により行った。
【0094】
1H-NMR(CDCl3);7.34(d,2H),7.28(d,2H),7.21-7.12(m,6H),6.91(d,1H),3.40(br-S,4H),1.88(br-S,4H)
合成例2 化合物(8)の合成
窒素気流下、1000mLの三口フラスコに合成例1で得られた化合物(7) 39.4g(99.4mmol)を仕込み、ジクロロメタン 600mLに溶解させた。その後、三ふっ化ホウ素-ジエチルエーテル錯体 28.2g(198.8mmol)を添加し、40℃で5時間攪拌した。室温まで冷却した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を200mL添加した。水層と有機層を分液し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。次いで当該有機層について、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下に濃縮した。残渣を反応液にメタノール 600mLを加え、析出した沈殿をろ取し、さらにメタノールで洗浄することで、化合物(8)の白色固体 19.2g(64.6mmol)を単離した(収率65%)。
【0095】
化合物の同定は1H-NMR測定、13C-NMR測定により行った。
【0096】
1H-NMR(CDCl3);9.44(d,1H),8.54(t,2H),8.45(s,1H),8.39(d,1H),7.66-7.40(m,5H)
13C-NMR(CDCl3);133.85,132.43,132.10,130.82,130.47,128.43,128.29,127.97,127.90,127.62,126.42,125.95,123.64,123.20,123.14,121.92
【0097】
【0098】
合成例3 化合物(9)の合成
窒素気流下、500mLの三口フラスコに2-ビフェニルボロン酸 6.7g(34.0mmol)、1-ピロリジニルアゾ-2,6-ジブロモ-4-クロロベンゼン 13.7g(37.4mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム 0.78g(0.68mmol)、1,2-ジメトキシエタン 100mL、及び30wt%の燐酸三カリウム水溶液 71g(燐酸三カリウムとして102.0mmol)を加え、80℃で18時間攪拌した。室温まで冷却した後、水層と有機層を分液し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。次いで当該有機層について、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下に濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエンとヘキサンの混合溶媒(体積比=3:1))で精製することにより、化合物(9)の淡黄色固体を12.4g(28.1mmol)単離した(収率83%)。
【0099】
化合物の同定は1H-NMR測定により行った。
【0100】
1H-NMR(CDCl3);7.46(d,1H),7.34(d,2H),7.23-7.13(m,7H),6.93(d,1H),3.40(br-S,4H),1.88(br-S,4H)
合成例4 化合物(10)の合成
窒素気流下、1000mLの三口フラスコに合成例3で得られた化合物(9) 10.8g(24.6mmol)を仕込み、ジクロロメタン 400mLに溶解させた。その後、三ふっ化ホウ素-ジエチルエーテル錯体 7.0g(49.2mmol)を添加し、40℃で12時間攪拌した。室温まで冷却した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を80mL添加した。水層と有機層を分液し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。次いで当該有機層について、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下に濃縮した。残渣を反応液にメタノール 200mLを加え、析出した沈殿をろ取し、さらにメタノールで洗浄することで、化合物(10)の白色固体 5.8g(17.0mmol)を単離した(収率69%)。
【0101】
化合物の同定は1H-NMR測定により行った。
【0102】
1H-NMR(CDCl3);9.48(d,1H),8.59-8.55(m,3H),8.45(d,1H),7.94(d,1H),7.71-7.56(m,4H)
合成例5 化合物(11)の合成
窒素気流下、200mLの三口フラスコに、合成例4で得た1-ブロモ-3-クロロトリフェニレン 3.6g(10.5mmol)、トリフェニルアミンボロン酸 3.2g(11.1mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム 0.18g(0.16mmol)、1,2-ジメトキシエタン 30mL、及び20wt%の炭酸カリウム水溶液 22g(炭酸カリウムとして31.6mmol)を加え、80℃で6時間攪拌した。室温まで冷却した後、析出した固体をろ過し、メタノールで洗浄した。残渣を再結晶(トルエン/ブタノール)することで、化合物(11)の白色固体 3.3g(6.6mmol)を単離した(収率63%)。
【0103】
化合物の同定はFDMS、1H-NMR測定により行った。
【0104】
FDMS(m/z); 505(M+)
1H-NMR(CDCl3);8.61-8.52(m,4H),7.86(d,1H),7.68(t,2H),7.54-7.48(m,2H),7.33-7.12(m,13H),7.05(t,2H)
実施例1 (化合物(A7)の合成)
【0105】
【0106】
窒素気流下、100mLの三口フラスコに、合成例2で得た1,3-ジクロロトリフェニレン 1.5g(5.0mmol)、N-フェニル-4-ビフェニルアミン 2.1g(10.1mmol)、ナトリウム-tert-ブトキシド 1.3g(13.0mmol)、及びo-キシレン 20mLを加え、得られたスラリー状の反応液に酢酸パラジウム 33.7mg(0.15mmol)、及びトリ-tert-ブチルホスフィン 91.0mg(0.45mmol)を添加して140℃で24時間攪拌した。室温まで冷却後、純水を20mL添加し攪拌した。水層と有機層を分液し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。次いで当該有機層について、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下に濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエンとヘキサンの混合溶媒(体積比=1:1))で精製することにより、化合物(A7)の白色粉末を1.2g(1.7mmol)単離した(収率34%)。
【0107】
化合物の同定はFDMSにより行った。
【0108】
FDMS(m/z); 714(M+)
実施例2 (化合物(A9)の合成)
【0109】
【0110】
窒素気流下、100mLの三口フラスコに、合成例2で得た1,3-ジクロロトリフェニレン 2.1g(7.0mmol)、ビス(4-ビフェニリル)アミン 4.6g(14.4mmol)、ナトリウム-tert-ブトキシド 1.8g(18.2mmol)、及びo-キシレン 30mLを加え、得られたスラリー状の反応液に酢酸パラジウム 47.1mg(0.21mmol)、及びトリ-tert-ブチルホスフィン 127.5mg(0.63mmol)を添加して140℃で24時間攪拌した。室温まで冷却後、純水を30mL添加し攪拌した。水層と有機層を分液し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。次いで当該有機層について、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下に濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエンとヘキサンの混合溶媒(体積比=1:1))で精製し、さらに減圧下に濃縮して得た残渣を再結晶(トルエン/ブタノール)することにより、化合物(A9)の淡黄色粉末を3.6g(4.1mmol)単離した(収率59%)。
【0111】
化合物の同定はFDMSにより行った。
【0112】
FDMS(m/z); 866(M+)
実施例3 (化合物(A15)の合成)
【0113】
【0114】
ビス(4-ビフェニリル)アミン 4.6g(14.4mmol)の代わりに、4-(ナフタレン-2-イル)-N-フェニルアミン 4.3g(14.4mmol)を用いた以外は実施例2と同様の操作を行って、化合物(A15)の淡黄色粉末を2.4g(2.9mmol)単離した(収率42%)。
【0115】
化合物の同定はFDMSにより行った。
【0116】
FDMS(m/z); 814(M+)
実施例4 (化合物(A79)の合成)
【0117】
【0118】
窒素気流下、50mLの三口フラスコに、合成例5で得た化合物(11) 0.51g(1.0mmol)、N-フェニル-4-ビフェニルアミン 1.0g(11.1mmol)、ナトリウム-tert-ブトキシド 0.12g(18.2mmol)、及びo-キシレン 10mLを加え、得られたスラリー状の反応液に酢酸パラジウム 2.2mg(0.01mmol)、及びトリ-tert-ブチルホスフィン 6.1mg(0.03mmol)を添加して140℃で18時間攪拌した。室温まで冷却後、純水を30mL添加し攪拌した。水層と有機層を分液し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。次いで当該有機層について、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下に濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエンとヘキサンの混合溶媒(体積比=1:1))で精製することにより、化合物(A79)の白色粉末を0.45g(0.63mmol)単離した(収率63%)。
【0119】
化合物の同定はFDMSにより行った。
【0120】
FDMS(m/z); 714(M+)
実施例5 (化合物(A80)の合成)
【0121】
【0122】
窒素気流下、100mLの三口フラスコに、合成例5で得た化合物(11) 1.5g(3.0mmol)、ビス(4-ビフェニリル)アミン 0.99g(3.1mmol)、ナトリウム-tert-ブトキシド 0.37g(3.9mmol)、及びo-キシレン 20mLを加え、得られたスラリー状の反応液に酢酸パラジウム 3.4mg(0.015mmol)、及びトリ-tert-ブチルホスフィン 9.1mg(0.045mmol)を添加して140℃で18時間攪拌した。室温まで冷却後、純水を30mL添加し攪拌した。水層と有機層を分液し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。次いで当該有機層について、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下に濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエンとヘキサンの混合溶媒(体積比=1:1))で精製し、さらに減圧下に濃縮して得た残渣を再結晶(トルエン/ブタノール)することにより、化合物(A80)の白色粉末を2.0g(2.5mmol)単離した(収率84%)。
【0123】
化合物の同定はFDMSにより行った。
【0124】
FDMS(m/z); 790(M+)
実施例6 (化合物(A199)の合成)
【0125】
【0126】
窒素気流下、100mLの三口フラスコに、合成例2で得た1,3-ジクロロトリフェニレン 1.2g(4.0mmol)、トリフェニルアミンボロン酸 2.5g(8.8mmol)、酢酸パラジウム 9.0mg(0.04mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニル 38.0mg(0.08mmol)、テトラヒドロフラン 15mL、及び20wt%の炭酸カリウム水溶液 14g(炭酸カリウムとして20.0mmol)を加え、70℃で8時間攪拌した。室温まで冷却した後、水層と有機層を分液し、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。次いで当該有機層について、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧下に濃縮した。残渣を再結晶(トルエン/ブタノール)することにより、化合物(A199)の淡黄色固体を2.5g(3.5mmol)単離した(収率87%)。
【0127】
化合物の同定はFDMSにより行った。
【0128】
FDMS(m/z); 714(M+)
実施例7 (化合物(A79)の酸化還元安定性評価)
サイクリックボルタンメトリーで化合物(A79)の酸化還元安定性を評価した。過塩素酸テトラブチルアンモニウムの濃度が0.1mol/Lである無水ジクロロメタン溶液に化合物(A79)を0.001mol/Lの濃度で溶解させ、作用電極にグラッシーカーボン、対極に白金線、参照電極にAgNO
3のアセトニトリル溶液に浸した銀線を用いて、化合物(A79)のサイクリックボルタモグラムを得た(
図1)。化合物(A79)は可逆な酸化還元波を示し、酸化還元に対して安定であった。
【0129】
比較例1 (化合物(a)の酸化還元安定性評価)
実施例7と同様の方法で、国際公開第2013/157367号パンフレットの第12頁に記載されている(化合物1)(後段に記載の化合物(a)に相当)の酸化還元安定性を評価した。化合物(a)は第二酸化が不可逆であり(
図2)、二電子酸化に対して不安定であった。
【0130】
実施例8 (化合物(A7)の素子評価)
素子評価に用いた化合物の構造式およびその略称を以下に示す。
【0131】
【0132】
厚さ200nmのITO透明電極(陽極)を積層したガラス基板を、アセトン及び純水による超音波洗浄、イソプロピルアルコールによる沸騰洗浄を行なった。さらに、紫外線/オゾン洗浄を行い、真空蒸着装置へ設置後、1×10-4Paになるまで真空ポンプで排気した。まず、ITO透明電極上にHILを0.15nm/秒の速度で55nm成膜し、正孔注入層を作製し、引続き、HATを0.05nm/秒の速度で5nm成膜し、電荷発生層を作製した。次に、HTL-1を0.15nm/秒の速度で15nm成膜し、第一正孔輸送層を作製し、続いて、化合物(A7)を0.15nm/秒の速度で50nm成膜し、第二正孔輸送層を作製した。次に、EML-1およびEML-2を97:3(質量比)になるように蒸着速度0.15nm/秒で共蒸着し、30nmの発光層とした。続いて、ETLおよびLiqを50:50(質量比)になるように蒸着速度0.15nm/秒で共蒸着し、30nmの電子輸送層とした。最後に、基板上のITOストライプと直交するようにメタルマスクを配し、陰極を成膜した。陰極は、銀/マグネシウム(質量比1/10)と銀とを、この順番で、それぞれ80nmと20nmとで成膜し、2層構造とした。銀/マグネシウムの成膜速度は0.5nm/秒、銀の成膜速度は成膜速度0.2nm/秒であった。以上により、発光面積4mm2有機電界発光素子を作製し、それぞれの膜厚は触針式膜厚測定計(DEKTAK、Bruker社製)で測定した。さらに、この素子を酸素および水分濃度1ppm以下の窒素雰囲気グローブボックス内で封止した。封止は、ガラス製の封止キャップと成膜基板(素子)とを、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ナガセケムテックス社製)を用いて行った。上記のようにして作製した有機電界発光素子に直流電流を印加し、輝度計を用いて発光特性を評価した。発光特性として、電流密度10mA/cm2を流した時の電圧(V)、電流効率(cd/A)を測定した。また、素子寿命(hr)は、作製した素子を初期輝度4000cd/m2で駆動したときの連続点灯時の輝度減衰時間を測定し、輝度(cd/m2)が20%減じるまでに要した時間を測定した。得られた測定結果を表1に示す。なお、電圧、電流効率及び素子寿命については、後述する比較例2における結果を基準値(100)とした相対値で表した。
【0133】
実施例9 (化合物(A9)の素子評価)
化合物(A7)の代わりに、化合物(A9)を用いた以外は実施例8と同じ方法で有機EL素子を作製した。前記有機EL素子について、実施例8と同じ方法で測定した駆動電圧、電流効率、及び素子寿命を表1に示した。
【0134】
実施例10 (化合物(A15)の素子評価)
化合物(A7)の代わりに、化合物(A15)を用いた以外は実施例8と同じ方法で有機EL素子を作製した。前記有機EL素子について、実施例8と同じ方法で測定した駆動電圧、電流効率、及び素子寿命を表1に示した。
【0135】
実施例11 (化合物(A79)の素子評価)
化合物(A7)の代わりに、化合物(A79)を用いた以外は実施例8と同じ方法で有機EL素子を作製した。前記有機EL素子について、実施例8と同じ方法で測定した駆動電圧、電流効率、及び素子寿命を表1に示した。
【0136】
実施例12 (化合物(A80)の素子評価)
化合物(A7)の代わりに、化合物(A80)を用いた以外は実施例8と同じ方法で有機EL素子を作製した。前記有機EL素子について、実施例8と同じ方法で測定した駆動電圧、電流効率、及び素子寿命を表1に示した。
【0137】
実施例13 (化合物(A199)の素子評価)
化合物(A7)の代わりに、化合物(A199)を用いた以外は実施例8と同じ方法で有機EL素子を作製した。前記有機EL素子について、実施例8と同じ方法で測定した駆動電圧、電流効率、及び素子寿命を表1に示した。
【0138】
比較例2 (化合物(a)の素子評価)
化合物(A7)の代わりに、下記化合物(a)を用いた以外は実施例8と同じ方法で有機EL素子を作製した。前記有機EL素子について、実施例8と同じ方法で測定した駆動電圧、電流効率、及び素子寿命を表1に示した。
【0139】
比較例3 (化合物(b)の素子評価)
化合物(A7)の代わりに、韓国特許出願公開第10-2010-0045587号明細書の第11頁に記載されている化合物II-001(下記の化合物(b)に相当)を用いた以外は実施例8と同じ方法で有機EL素子を作製した。前記有機EL素子について、実施例8と同じ方法で測定した駆動電圧、電流効率、及び素子寿命を表1に示した。
【0140】
比較例4 (化合物(c)の素子評価)
化合物(A7)の代わりに、中国特許出願公開第102757300号明細書の第3頁に記載されている化合物A-101(下記の化合物(c)に相当)を用いた以外は実施例8と同じ方法で有機EL素子を作製した。前記有機EL素子について、実施例8と同じ方法で測定した駆動電圧、電流効率、及び素子寿命を表1に示した。
【0141】
【0142】
【図面の簡単な説明】
【0143】
【
図1】実施例7で得られた化合物(A79)のサイクリックボルタモグラムである。
【
図2】比較例1に記載の化合物(a)のサイクリックボルタモグラムである。
【産業上の利用可能性】
【0144】
本発明のトリフェニレン化合物は、有機EL素子用材料として、例えば、正孔注入材料、正孔輸送材料又は発光層のホスト材料として利用可能であり、従来公知材料を用いた有機EL素子と比較して、素子効率及び寿命に優れる。さらには、有機EL素子又は電子写真感光体の正孔注入材料、正孔輸送材料又は発光材料としてのみでなく、光電変換素子、太陽電池、又はイメージセンサー等の有機光導電材料への分野にも応用可能である。