(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】2024-09-05
(45)【発行日】2024-09-13
(54)【発明の名称】アミン化合物及びこれを含む有機EL素子
(51)【国際特許分類】
C07C 211/54 20060101AFI20240906BHJP
C07C 211/61 20060101ALI20240906BHJP
C07C 211/58 20060101ALI20240906BHJP
C07F 7/10 20060101ALI20240906BHJP
C07D 307/91 20060101ALI20240906BHJP
C07D 333/76 20060101ALI20240906BHJP
C07D 409/12 20060101ALI20240906BHJP
H10K 50/15 20230101ALI20240906BHJP
H10K 50/10 20230101ALI20240906BHJP
【FI】
C07C211/54 CSP
C07C211/61
C07C211/58
C07F7/10 C
C07D307/91
C07D333/76
C07D409/12
H05B33/22 D
H05B33/14 A
(21)【出願番号】P 2022125080
(22)【出願日】2022-08-04
(62)【分割の表示】P 2018087210の分割
【原出願日】2018-04-27
【審査請求日】2022-09-02
(31)【優先権主張番号】10-2017-0058268
(32)【優先日】2017-05-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2017-0178637
(32)【優先日】2017-12-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】512187343
【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社
【氏名又は名称原語表記】Samsung Display Co.,Ltd.
【住所又は居所原語表記】1, Samsung-ro, Giheung-gu, Yongin-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea
(74)【代理人】
【識別番号】110002619
【氏名又は名称】弁理士法人PORT
(72)【発明者】
【氏名】三宅 秀夫
(72)【発明者】
【氏名】糸井 裕亮
(72)【発明者】
【氏名】宇野 卓哉
(72)【発明者】
【氏名】上野 雅嗣
(72)【発明者】
【氏名】金 秀 蘭
(72)【発明者】
【氏名】高田 一範
【審査官】早乙女 智美
(56)【参考文献】
【文献】特許第7048253(JP,B2)
【文献】特開2017-022194(JP,A)
【文献】特許第7123466(JP,B2)
【文献】米国特許出願公開第2016/0111650(US,A1)
【文献】特開2013-177379(JP,A)
【文献】韓国公開特許第10-2015-0006374(KR,A)
【文献】特開2017-010969(JP,A)
【文献】特開2017-022196(JP,A)
【文献】Li, Gao-Qiang et al.,Double-coupling of dibromo arenes with aryltriolborates for synthesis of diaryl-substituted planar frameworks,Tetrahedron,2011年,67(36),p. 6804-6811
【文献】Liu, Xiang Yang et al.,Charge-Transfer Emission in Nonplanar Three-Coordinate Organoboron Compounds for Fluorescent sensing of Fluoride,Angewandte Chemie, International Edition,2006年,45(33),p. 5475-5478
【文献】Bai, Dong-Ren et al.,Charge-Transfer Emission Involving Three-Coordinate Organoboron: V-Shape versus U-Shape and Impact of the Spacer on Dual Emission and Fluorescent Sensing,Chemistry - A European Journal,2007年,13(20),p. 5713-5723
【文献】Schmidt, Hauke C. et al.,Charge Transfer Pathways in Three Isomers of Naphthalene-Bridged Organic Mixed Valence Compounds,Journal of Organic Chemistry,2016年,81(2),p. 595-602
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07C
C07D
H01L
H05B33/14
H05B33/22
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記の化学式1で表わされるアミン化合物。
【化1】
(前記化学式1で、
Ar
1及びAr
2は、各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基であり、
Ar
3は、重水素、シリル基、アルキル基、及びボリル基で置換されていないアリール基の中の少なくとも1つで置換された環形成炭素数6以上20以下のアリール基、若しくは無置換の環形成炭素数6以上20以下のアリール基であり、
L
1は、下記化学式2-5又は2-6で表わされたアリーレン基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリーレン基であり、
【化2】
R
1~R
3は、各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基であり、
n1~n3は各々独立的に0以上4以下の整数であり、
Ar
1及びAr
2は、それぞれフェナントレニル基で置換されていない。)
【請求項2】
前記Ar
3は、置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、又は置換若しくは無置換のフェナントリル基である請求項1に記載のアミン化合物。
【請求項3】
前記Ar
1及びAr
2は、各々独立的に置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチルフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、置換若しくは無置換のビフェニル基、置換若しくは無置換のターフェニル基、置換若しくは無置換のフェナントリル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニル基である請求項1に記載のアミン化合物。
【請求項4】
Ar
1及びAr
2の中で少なくとも1つは前記ヘテロアリール基、又はAr
1及びAr
2の中で少なくとも1つは多環構造を含む請求項1に記載のアミン化合物。
【請求項5】
Ar
1及びAr
2の中で少なくとも1つは、置換若しくは無置換のナフチルフェニル基、置換若しくは無置換のフェナントリル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニル基である請求項1に記載のアミン化合物。
【請求項6】
前記化学式1は、下記化学式1-1~1-4の中でいずれか1つで表わされる請求項1に記載のアミン化合物。
【化3】
前記化学式1-1で、
Ar
4は、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上20以下のアリール基であり、
【化4】
前記化学式1-2で、
Y
1及びY
2は、各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、又はアリール基であるか、又は隣接する基と互いに結合して環を形成し、
m1及びm2は、各々独立的に0以上5以下の整数であり、
【化5】
前記化学式1-3で、
X
1はO又はSであり、
【化6】
前記化学式1-4で、
X
1及びX
2は、各々独立的にO又はSである。
【請求項7】
前記化学式1で表わされるアミン化合物は下記化合物群2~5で表わされる化合物の中から選択されるいずれか1つである請求項1に記載のアミン化合物。
[化合物群2]
【化7】
【化8】
【化9】
【化10】
[化合物群3]
【化11】
[化合物群4]
【化12】
[化合物群5]
【化13】
【請求項8】
第1電極と、
前記第1電極上に配置された正孔輸送領域と、
前記正孔輸送領域上に配置された発光層と、
前記発光層上に配置された電子輸送領域と、
前記電子輸送領域上に配置された第2電極と、を含み、
前記正孔輸送領域は、
請求項1乃至7のいずれか1つに記載のアミン化合物を含む有機EL素子。
【請求項9】
前記正孔輸送領域は、
前記第1電極上に配置される正孔注入層と、
前記正孔注入層上に配置される正孔輸送層と、を含み、
前記正孔輸送層は、前記アミン化合物を含む請求項8に記載の有機EL素子。
【請求項10】
前記正孔輸送層は、前記発光層と接触する請求項9に記載の有機EL素子。
【請求項11】
前記正孔輸送領域は、
前記第1電極上に配置される正孔注入層と、
前記正孔注入層上に配置される第1正孔輸送層と、
前記第1正孔輸送層上に配置され、前記発光層と隣接する第2正孔輸送層と、を含み、
前記第2正孔輸送層は、前記アミン化合物を含む請求項8に記載の有機EL素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はアミン化合物及びこれを含む有機EL素子に係る。
【背景技術】
【0002】
画像表示装置として、有機EL表示装置(Organic Electroluminescence Display)の開発が活発に行われている。有機EL表示装置は液晶表示装置等とは異なり、第1電極及び第2電極から注入された正孔及び電子を発光層で再結合させることによって、発光層に含まれる有機化合物である発光材料を発光させて表示を実現する所謂自発光型の表示装置である。
【0003】
有機EL素子としては、例えば第1電極、第1電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第2電極で構成された有機素子が知られている。第1電極からは、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、第2電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って、発光層内で励起子が生成される。有機EL素子はその励起子が再び基底状態に落ちる時、発生する光を利用して発光する。また、有機EL素子は以上に説明した構成に限定されず、様々な変更が可能である。有機EL素子を表示装置に応用するにあたり、有機EL素子の低駆動電圧化及び高長寿命化が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】韓国登録特許第10-1639867号公報
【文献】米国特許第8,182,933号明細書
【文献】特許第4951829号公報
【文献】特許第6081210号公報
【文献】特許第5783749号公報
【文献】特許第5963467号公報
【文献】米国特許出願公開第2016/0111650号明細書
【文献】米国特許出願公開第2016/0141514号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は駆動電圧が低く、寿命が向上され、発光効率が高い有機EL素子に利用されることができるアミン化合物を提供することにある。
【0006】
本発明の他の目的は駆動電圧が低く、寿命が向上され、発光効率が高い有機EL素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態に係るアミン化合物は下記の化学式1で表わされる。
【化1】
【0008】
前記化学式1で、Ar1及びAr2は各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基である。Ar3は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上20以下のアリール基である。L1は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリーレン基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリーレン基である。
【0009】
前記Ar3は置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、又は置換若しくは無置換のフェナントリル基であってもよい。
【0010】
前記L1は置換若しくは無置換のフェニレン基、又は置換若しくは無置換のビフェニレン基であってもよい。
【0011】
前記L
1は下記化学式2-1又は2-2で表わされる2価基であってもよい。
【化2】
【化3】
【0012】
前記化学式2-1及び2-2でR1~R3は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基である。n1~n3は各々独立的に0以上4以下の整数である。
【0013】
前記L
1は下記化学式2-3又は2-4で表わされる2価基であってもよい。
【化4】
【化5】
【0014】
前記化学式2-3及び2-4でR1~R3、及びn1~n3は先に定義した通りである。
【0015】
前記L
1は下記化学式2-5又は2-6で表わされる2価基であってもよい。
【化6】
【化7】
【0016】
前記化学式2-5及び2-6でR1~R3、及びn1~n3は先に定義した通りである。
【0017】
前記Ar1及びAr2は各々独立的に置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチルフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、置換若しくは無置換のビフェニル基、置換若しくは無置換のターフェニル基、置換若しくは無置換のフェナントリル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニル基である。
【0018】
Ar3が置換される場合、置換基は重水素、シリル基、アルキル基及びアリール基の中で少なくとも1つであってもよい。
【0019】
Ar1及びAr2の中で少なくとも1つは前記ヘテロアリール基であるか、或いはAr1及びAr2の中で少なくとも1つは多環を含んでもよい。
【0020】
Ar1及びAr2の中で少なくとも1つは置換若しくは無置換のナフチルフェニル基、置換若しくは無置換のフェナントリル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニル基である。
【0021】
化学式1は下記の化学式1-1~化学式1-4の中でいずれか1つで表わされる。
【0022】
【化8】
前記化学式1-1で、Ar
4は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上20以下のアリール基であり、Ar
1、Ar
3、及びL
1は前述したことと同一である。
【0023】
【化9】
前記化学式1-2で、Y
1及びY
2は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、又はアリール基であり、隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。m
1及びm
2は各々独立的に0以上5以下の整数であり、Ar
1及びL
1は前述したことと同一である。
【0024】
【化10】
前記化学式1-3で、X
1はO又はSであり、Ar
2、Ar
3、及びL
1は前述したことと同一である。
【0025】
【化11】
前記化学式1-4で、X
1及びX
2は各々独立的にO又はSであり、Ar
3、及びL
1は前述したことと同一である。
【0026】
本発明の一実施形態に係るアミン化合物は下記の化学式3で表わされる。
【化12】
【0027】
前記化学式3でAr4及びAr5は各々独立的に置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基である。Ar6は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上20以下のアリール基である。L2は単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上20以下のアリーレン基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上20以下のヘテロアリーレン基である。R4は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基である。n4は0以上4以下の整数である。
【0028】
本発明の一実施形態に係る有機EL素子は、第1電極、前記第1電極上に配置された正孔輸送領域、前記正孔輸送領域上に配置された発光層、前記発光層上に配置された電子輸送領域、及び前記電子輸送領域上に配置された第2電極を含む。前記正孔輸送領域は前記化学式1で表わされるアミン化合物を含む。
【0029】
前記正孔輸送領域は、前記第1電極上に配置される正孔注入層、及び前記正孔注入層上に配置される正孔輸送層を含んでもよい。前記正孔輸送層は、前記化学式1で表わされるアミン化合物を含んでもよい。前記正孔輸送層は、前記発光層と接触してもよい。
【0030】
前記正孔輸送領域は、前記第1電極上に配置される正孔注入層、前記正孔注入層上に配置される第1正孔輸送層、及び前記第1正孔輸送層上に配置され、前記発光層と隣接する第2正孔輸送層を含んでもよい。前記第2正孔輸送層は、前記化学式1で表わされるアミン化合物を含んでもよい。
【発明の効果】
【0031】
本発明の一実施形態に係るアミン化合物は、有機EL素子用材料として使用されることができる。
【0032】
本発明の一実施形態に係るアミン化合物を含む有機EL素子は、低い駆動電圧、長い寿命、及び高い発光効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【
図1】本発明の一実施形態に係る有機EL素子を概略的に示した断面図である。
【
図2】本発明の一実施形態に係る有機EL素子を概略的に示した断面図である。
【
図3】本発明の一実施形態に係る有機EL素子を概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以上、本発明の目的、他の目的、特徴及び長所は、添付された図面及び以下の実施形態を通じて容易に理解されるべきである。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形態で実現されてもよい。むしろ、ここで説明される実施形態は開示された内容が徹底され、完全になるように、そして通常の技術者に本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために提供されるものである。
【0035】
各図面において、類似の構成要素に対して類似の参照符号を使用した。添付された図面において、構造物の寸法は本発明の明確性のために実際より拡大して図示したものである。第1、第2等の用語は多様な構成要素を説明するために使用されるが、構成要素は用語によって限定されてはならない。用語は1つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱せずに、第1構成要素は第2構成要素と称し、同様に第2構成要素も第1構成要素と称することができる。単数の表現は文脈上に明確に表現しない限り、複数の表現を含む。
【0036】
本明細書で、“含む”等の用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらの組み合わせを表現しようするものであり、1つ又はその以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品、又はこれらの組み合わせ又は付加可能性を予め排除しないものとして理解されるべきである。また、層、膜、領域、板等の部分が他の部分の“上に”あるとする場合、これは、他の部分の“直上に”ある場合のみでなく、その中間にその他の部分がある場合も含む。同様に、層、膜、領域、板等の部分が他の部分の“下に”あるとする場合、これは、他の部分の“直下に”ある場合のみでなく、その中間にその他の部分がある場合も含む。
【0037】
【0038】
本明細書で、別の定義がない限り、“置換若しくは無置換の”は重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、シリル基、ホウ素基、アリールアミノ基、ホスフィンオキシド基、ホスフィンスルフィド基、アルキル基、アルケニル基、アリール基、及びヘテロ環基からなる群から選択される1つ以上の置換基で置換されるか、無置換であることを意味する。また、例示された置換基の各々は、置換若しくは無置換であってもよい。例えば、ビフェニル基はアリール基として解釈されてもよく、フェニル基で置換されたフェニル基として解釈されてもよい。
【0039】
本明細書で、“隣接する基と互いに結合して環を形成する”とは、隣接する基と互いに結合して置換若しくは無置換の炭化水素環、又は置換若しくは無置換のヘテロ環を形成することを意味する。炭化水素環は脂肪族炭化水素環及び芳香族炭化水素環を含む。ヘテロ環は脂肪族ヘテロ環及び芳香族ヘテロ環を含む。炭化水素環及びヘテロ環は単環又は多環である。また、互いに結合して形成された環は他の環と結合されてスピロ構造を形成してもよい。
【0040】
本明細書で、“隣接する基”は該当する置換基が置換された原子と直接結合された原子に置換された置換基、該当する置換基が置換された原子に置換された他の置換基又は該当する置換基と立体構造的に最も隣接する置換基を意味することができる。例えば、1、2-ジメチルベンゼン(1、2-dimethylbenzene)で2つのメチル基は、互いに“隣接する基”として解釈されることができ、1、1-ジエチルシクロペンテン(1、1-diethylcyclopentene)で2つのエチル基は、互いに“隣接する基”として解釈されることができる。
【0041】
本明細書で、単結合は、単一の結合を意味する。
【0042】
本明細書で、ハロゲン原子の例としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子がある。
【0043】
本明細書で、アルキル基は、直鎖、分岐鎖、又は環形である。アルキル基の炭素数は1以上30以下、1以上20以下、1以上15以下、1以上10以下、又は1以上6以下である。アルキル基の例としては、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-ペンチル基、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が挙げられるが、これらに限定されない。
【0044】
本明細書で、アリール基は、芳香族炭化水素環から誘導された任意の作用基又は置換基を意味する。アリール基は単環式アリール基又は多環式アリール基である。アリール基の環形成炭素数は6以上30以下、6以上20以下、又は6以上15以下である。アリール基の例としては、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、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、キンクフェニル基、セクシフェニル基、トリフェニレニル基、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、これらに限定されない。
【0045】
本明細書で、フルオレニル基は、置換されることができ、置換基2つが互いに結合してスピロ構造を形成することもできる。例えば、フルオレニル基は9、9’-スピロビフルオレニル基である。
【0046】
本明細書で、ヘテロアリール基は、異種元素としてO、N、P、S、及びSiの中で1個以上を含むヘテロアリール基である。ヘテロアリール基は単環式ヘテロアリール基又は多環式ヘテロアリール基である。ヘテロアリール基の環形成炭素数は2以上30以下、又は2以上20以下である。ヘテロアリール基の例としては、チオフェニル基、フラニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、トリアゾリル基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、トリアゾリル基、アクリジル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、フェノキサジル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリニル基、インドリル基、カルバゾリル基、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、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、チエノチオフェニル基、ベンゾフラニル基、フェナントロリニル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フェノチアジニル基、ジベンゾシリル基、ジベンゾフラニル基等があるが、これらに限定されない。
【0047】
本明細書で、アリーレン基は、2価基であることを除外すれば、前述したアリール基に関する説明が適用される。
【0048】
本明細書で、ヘテロアリーレン基は、2価基であることを除外すれば、前述したアリール基に関する説明が適用される。
【0049】
本明細書で、シリル基はアルキルシリル基及びアリールシリル基を含む。シリル基の例としてはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t-ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基等があるが、これに限定されない。
【0050】
本明細書で、ホウ素基はアルキルホウ素基及びアリールホウ素基を含む。ホウ素基の例としてはトリメチルホウ素基、トリエチルホウ素基、t-ブチルジメチルホウ素基、トリフェニルホウ素基、ジフェニルホウ素基、フェニルホウ素基等があるが、これらに限定されない。
【0051】
本明細書で、アルケニル基は直鎖又は分岐鎖である。炭素数は、特に限定されないが、2以上30以下、2以上20以下、又は2以上10以下である。アルケニル基の例としてはビニル基、1-ブテニル基、1-ペンテニル基、1、3-ブタジエニルアリール基、スチレニル基、ストリールビニル基等があるが、これらに限定されない。
【0052】
本明細書で、アミノ基の炭素数は特に限定されないが、1以上30以下である。アミノ基はアルキルアミノ基及びアリールアミノ基を含む。アミノ基の例としてはメチルアミノ基、ジメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、9-メチル-アントラセニルアミノ基、トリフェニルアミノ基等があるが、これらに限定されない。
【0053】
以下では本発明の一実施形態に係るアミン化合物に対して説明する。本発明の一実施形態に係るアミン化合物はモノアミン化合物であっても良い。
【0054】
本発明の一実施形態に係るアミン化合物は、下記の化学式1で表わされる。
【化13】
【0055】
Ar1及びAr2は、各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基である。好ましくは、Ar1及びAr2は各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上20以下のヘテロアリール基である。具体的には、Ar1及びAr2は、置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチルフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、置換若しくは無置換のビフェニル基、置換若しくは無置換のターフェニル基、置換若しくは無置換のフェナントリル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。Ar1及びAr2は各々独立的にフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、又はアリールシリル基で置換された環形成炭素数6以上12以下のアリール基であってもよい。Ar1及びAr2は互いに同一であるか、或いは異なる。例えば、Ar1及びAr2は互いに同様に置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のビフェニル基、又は置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基である。又は、Ar1は無置換のフェニル基であり、Ar2はトリフェニルシリル基で置換されたビフェニル基であってもよい。
【0056】
Ar3は、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上20以下のアリール基である。Ar3は置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、又は置換若しくは無置換のフェナントリル基であってもよい。例えば、Ar3は無置換のフェニル基である。
【0057】
Ar3が置換される場合、置換基は重水素、シリル基、アルキル基、及びアリール基の中で少なくとも1つである。
【0058】
Ar3はヘテロアリール基を含まない。例えば、Ar3は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上20以下のアリール基であり、置換される場合、ヘテロアリール基以外の置換基で置換される。Ar3がヘテロアリール基で置換される場合、比較的不安定なヘテロアリール基はアリールアミンの窒素によって安定化される効果が少ないので、有機EL素子に適用される場合、発光効率が低下される虞がある。
【0059】
Ar1及びAr2の中で少なくとも1つはヘテロアリール基であるか、或いはAr1及びAr2の中で少なくとも1つは多環を含む。“多環を含む”はAr1及び/又はAr2自体が多環構造を有する置換基である場合及び多環構造を有する置換基で置換された場合を全て含む。多環構造を有する置換基で置換された場合の例示としては、ナフチル基で置換されたフェニル基、ビフェニル基で置換されたフェニル基等が挙げられる。Ar1及び/又はAr2自体が多環構造を有する置換基である場合の例示としては、置換若しくは無置換のアントラセニル基、置換若しくは無置換のビフェニル基、置換若しくは無置換のターフェニル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニル基等が挙げられる。
【0060】
これに限定されることではないが、Ar1及びAr2の中で少なくとも1つは置換若しくは無置換のナフチルフェニル基、置換若しくは無置換のフェナントリル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。
【0061】
L1は、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリーレン基又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリーレン基である。好ましくは、L1は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上15以下のアリーレン基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上15以下のヘテロアリーレン基である。例えば、L1は置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換の2価のビフェニレン基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニレン基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニレン基であってもよい。
【0062】
L1は、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリーレン基と置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリーレン基とが結合されたものであってもよい。例えば、L1は置換若しくは無置換のフェニレン基と置換若しくは無置換のピリジレン基とが連結されたものであってもよい。
【0063】
L
1は、下記化学式2-1又は2-2で表わされる2価基であってもよい。
【化14】
【化15】
【0064】
化学式2-1及び2-2で、R1~R3は、各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基である。
【0065】
n1~n3は、各々独立的に0以上4以下の整数である。n1が0である場合、化学式2-1で表わされるL1はR1で置換されないことを意味する。n1が2以上の整数である場合、複数のR1は互いに同一であってもよく、或いは異なっていてもよい。n2が0である場合、化学式2-2で表わされるL1はR2で置換されないことを意味する。n2が2以上の整数である場合、複数のR2は互いに同一であってもよく、或いは異なっていてもよい。n3が0である場合、化学式2-2で表わされるL1はR3で置換されないことを意味する。n3が2以上の整数である場合、複数のR3は互いに同一であってもよく、或いは異なっていてもよい。
【0066】
L
1は、下記化学式2-3~2-6で表わされる2価基であってもよい。
【化16】
【化17】
【化18】
【化19】
【0067】
化学式2-3~2-6で、R1~R3、及びn1~n3は先に定義した通りである。
【0068】
化学式1は、下記の化学式1-1で表わされる化合物であってもよい。
【化20】
【0069】
化学式1-1で、Ar4は置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上20以下のアリール基であり、Ar1、Ar3、及びL1は化学式1で定義したことと同一である。
【0070】
化学式1は、下記の化学式1-2で表わされる化合物であってもよい。
【化21】
【0071】
化学式1-2で、Y1及びY2は、各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、又はアリール基であり、隣接する基と互いに結合して環を形成することができる。m1及びm2は各々独立的に0以上5以下の整数である。Ar1及びL1は化学式1で定義したことと同一である。
【0072】
化学式1-2で、m1が2以上である場合、複数のY1は互いに同一であってもよく、或いは異なっていてもよい。m2が2以上である場合、複数のY2は互いに同一であってもよく、或いは異なっていてもよい。
【0073】
化学式1-2で、m1が1である場合、Y1は水素原子以外の置換基であり、m2が1である場合、Y2は水素原子以外の置換基である。
【0074】
化学式1は、下記の化学式1-3で表わされる化合物であってもよい。
【化22】
【0075】
化学式1-3で、X1はO又はSであり、Ar2、Ar3、及びL1は化学式1で定義したことと同一である。
【0076】
化学式1は、下記の化学式1-4で表わされる化合物であってもよい。
【化23】
【0077】
化学式1-4で、X1及びX2は各々独立的にO又はSであり、Ar3及びL1は化学式1で定義したことと同一である。
【0078】
本発明の一実施形態に係るアミン化合物が化学式2-3又は2-4で表わされるL1を有する場合、リンカーの中で少なくとも一部である置換若しくは無置換のフェニレン基のメタ(meta)位にナフチル基とアミノ基とが各々結合される。(化学式2-4で表わされるL1の場合、ビフェニレン基は、ナフチル基が結合している第1のフェニレン基と、第1のフェニレン基のメタ位に結合された、アミノ基が結合している第2のフェニレン基とを含む。アミノ基は、第1のフェニル基が結合している第2のフェニレン基のパラ位に結合している。)本発明の一実施形態に係るアミン化合物が化学式2-5又は2-6で表わされるL1を有する場合、リンカー(L1)の中で少なくとも一部である置換若しくは無置換のフェニレン基のパラ(para)位置にナフチル基とアミノ基とが各々結合される。(化学式2-6で表わされるL1の場合、ビフェニレン基は、ナフチル基が結合第1のフェニレン基と、第1のフェニレン基のパラ位に結合された、アミノ基が結合している第2のフェニレン基とを含む。アミノ基は、第1のフェニル基が結合している第2のフェニレン基のパラ位に結合している。)
【0079】
化学式1で表わされるアミン化合物は、下記の化学式3で表わされる化合物であってもよい。
【化24】
【0080】
化学式3で、Ar4及びAr5は、各々独立的に置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基である。好ましくは、Ar4及びAr5は、各々独立的に置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基である。具体的には、Ar4及びAr5は、置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、置換若しくは無置換のビフェニル基、置換若しくは無置換のターフェニル基、置換若しくは無置換のフェナントリル基、置換若しくは無置換のフルオレニル基、置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基、又は置換若しくは無置換のジベンゾチオフェニル基である。Ar4及びAr5は、各々独立的にフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、又はアリールシリル基で置換された環形成炭素数6以上12以下のアリール基であってもよい。Ar4及びAr5は、互いに同一であってもよく、或いは異なっていてもよい。例えば、Ar4及びAr5は、互いに同様に置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のビフェニル基、又は置換若しくは無置換のジベンゾフラニル基である。又は、Ar4は無置換のフェニル基であり、Ar5はトリフェニルシリル基で置換されたビフェニル基であってもよい。
【0081】
Ar6は、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上20以下のアリール基である。Ar6は置換若しくは無置換のフェニル基、置換若しくは無置換のナフチル基、又は置換若しくは無置換のフェナントリル基である。例えば、Ar6は無置換のフェニル基である。
【0082】
L2は単結合、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上20以下のアリーレン基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上20以下のヘテロアリーレン基である。好ましくは、L3は、単結合又は置換若しくは無置換のフェニレン基である。
【0083】
R4は、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基である。
【0084】
n4は、0以上4以下の整数である。n4が0である場合、化学式3で表わされるアミン化合物はR4で置換されないことを意味する。n4が2以上の整数である場合、複数のR4は互いに同一であってもよく、或いは異なっていてもよい。
【0085】
化学式3で表わされる化合物は、下記の化学式3-1で表わされる化合物であってもよい。
【化25】
【0086】
化学式3-1で、Ar4、Ar5、Ar6、L2、R4、及びn4は先に定義した通りである。
【0087】
化学式3-1で表わされる化合物は、下記の化学式3-1-1又は3-1-2で表わされる化合物であってもよい。
【化26】
【化27】
【0088】
化学式3-1-1及び3-1-2で、Ar4、Ar5、Ar6、R4、及びn4は先に定義した通りである。
【0089】
化学式3-1-2で、R5は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基である。n5は0以上4以下の整数である。n5が0である場合、化学式3-1-2で表わされるアミン化合物はR5で置換されないことを意味する。n5が2以上の整数である場合、複数のR5は互いに同一であってもよく、或いは異なっていてもよい。
【0090】
化学式3で表わされるアミン化合物は下記化学式3-2で表わされる化合物であってもよい。
【化28】
【0091】
化学式3-2で、Ar4、Ar5、Ar6、L2、R4、及びn4は先に定義した通りである。
【0092】
化学式3-2で表わされる化合物は、下記化学式3-2-1又は3-2-2で表わされる化合物であってもよい。
【化29】
【化30】
【0093】
化学式3-2-1及び3-2-2で、Ar4、Ar5、Ar6、R4、及びn4は先に定義した通りである。
【0094】
化学式3-2-2で、R6は水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基である。n6は0以上4以下の整数である。n6が0である場合、化学式3-2-2で表わされるアミン化合物はR6で置換されないことを意味する。n6が2以上の整数である場合、複数のR6は互いに同一であってもよく、或いは異なっていてもよい。
【0095】
本発明の一実施形態に係るアミン化合物が化学式3-1-1~3-2-2で表わされる場合、化学式1でL1が置換若しくは無置換のフェニレン基、又は置換若しくは無置換のビフェニレン基である場合に対応する。
【0096】
本発明の一実施形態に係るアミン化合物が化学式3-1で表わされる場合、アミノ基とナフチル基とを結合するリンカーの中の少なくとも一部である置換若しくは無置換のフェニレン基のメタ(meta)位にナフチル基とアミノ基とが各々結合される。(化学式3-1で表わされる化合物の場合、該リンカーは、ナフチル基が結合しているフェニレン基と、フェニレン基のメタ位に結合された、アミノ基が結合しているL2とを含む。)本発明の一実施形態に係るアミン化合物が化学式3-2で表わされる場合、アミノ基とナフチル基とを結合するリンカーの中の少なくとも一部である置換若しくは無置換のフェニレン基のパラ(para)位にナフチル基とアミノ基とが各々結合される。(化学式3-2で表わされる化合物の場合、該リンカーは、ナフチル基が結合しているフェニレン基と、フェニレン基のパラ位に結合された、アミノ基が結合しているL2とを含む。)
【0097】
化学式1で表わされるアミン化合物は下記の化合物群1で示される化合物の中から選択されるいずれか1つであってもよい。但し、本発明に係るアミン化合物は、これによって限定されない。
【0098】
[化合物群1]
【化31】
【化32】
【化33】
【化34】
【化35】
【0099】
化学式1で表わされるアミン化合物は下記の化合物群2で示される化合物の中から選択されるいずれか1つであってもよい。但し、本発明に係る化合物は、これによって限定されない。
【0100】
[化合物群2]
【化36】
【化37】
【化38】
【化39】
【0101】
化学式1で表わされるアミン化合物は下記の化合物群3で示される化合物の中から選択されるいずれか1つであってもよい。但し、本発明に係る化合物は、これによって限定されない。
【0102】
【0103】
化学式1で表わされるアミン化合物は下記の化合物群4で示される化合物の中から選択されるいずれか1つであってもよい。但し、本発明に係る化合物は、これによって限定されない。
【0104】
【0105】
化学式1で表わされるアミン化合物は下記の化合物群5で示される化合物の中から選択されるいずれか1つであってもよい。但し、本発明の化合物は、これによって限定されない。
【0106】
【0107】
本発明の一実施形態に係るアミン化合物はナフチル基を含む。1-ナフチル基は、リンカーを介してアリールアミノ基に結合され、8位の炭素が置換基によって置換される。化学式1で表わされるアミン化合物は有機EL素子に適用された時、高い発光効率、低い駆動電圧、及び長寿命を実現することができる。8位の炭素が置換基によって置換された1-ナフチル基を含むアミン化合物は、正孔輸送特性を維持しながら、熱及び電荷耐性が向上される。そのため、これを適用した有機EL素子は、高熱及び電荷による特性低下が減少されて、長寿命化の実現が可能である。また、本発明の一実施形態に係るアミン化合物は、置換されたナフチル基が大きな体積を有することによって結晶化が抑制されて、膜質が向上されるので、これを適用した有機EL素子は高効率化が可能である。
【0108】
以下では本発明の一実施形態に係る有機EL素子について説明する。以下では先に説明した本発明の一実施形態に係るアミン化合物との差異点を主に具体的に説明し、説明されなかった部分は先に説明した本発明の一実施形態に係るアミン化合物と同様である。
【0109】
本発明の一実施形態に係る有機EL素子は、前述した本発明の一実施形態に係るアミン化合物を含む。
【0110】
図1は本発明の一実施形態に係る有機EL素子を概略的に示した断面図である。
図2は本発明の一実施形態に係る別の有機EL素子を概略的に示した断面図である。
図3は本発明の一実施形態に係るさらに別の有機EL素子を概略的に示した断面図である。
【0111】
図1~
図3を参照すると、本発明の一実施形態に係る有機EL素子10は、第1電極EL1、正孔輸送領域HTR、発光層EML、電子輸送領域ETR、及び第2電極EL2を含む。
【0112】
第1電極EL1は導電性を有する。第1電極EL1は画素電極又は陽極である。第1電極EL1は、透過型電極、半透過型電極、又は反射型電極である。第1電極EL1が透過型電極である場合、第1電極EL1は、透明金属酸化物、例えばITO(indiumtin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO(zinc oxide)、ITZO(indium tin zinc oxide)等から構成される。第1電極EL1が半透過型電極又は反射型電極である場合、第1電極EL1は、Ag、Mg、Cu、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Mo、Ti又はこれらの化合物や混合物(例えば、AgとMgの合金)を含む。又は前記物質で形成された反射膜や、半透過膜及びITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO(zinc oxide)、ITZO(indium tin zinc oxide)等で形成された透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。
【0113】
以下では前述した本発明の一実施形態に係るアミン化合物が正孔輸送領域HTRに含まれることを例として説明する。但し、これによって限定されるわけではなく、本発明の一実施形態に係るアミン化合物は、第1電極EL1及び第2電極EL2の間に設けられる1層以上の有機層の中で少なくとも1つの層に含まれることもできる。例えば、本発明の一実施形態に係るアミン化合物は、発光層EMLに含まれてもよい。
【0114】
本発明の一実施形態に係る有機EL素子は正孔輸送領域HTRに前述した本発明の一実施形態に係るアミン化合物を含む。本発明の一実施形態に係る有機EL素子は正孔輸送領域HTRに下記の化学式1で表わされるアミン化合物を含む。
【化44】
【0115】
化学式1でAr1、Ar2、Ar3、及びL1に関する具体的な説明は、前述したことと同一であるので、省略する。
【0116】
化学式1で表わされるアミン化合物に関する具体的な説明は、前述した説明がそのまま適用されることができるので、省略する。
【0117】
正孔輸送領域HTRは、第1電極EL1上に配置される。正孔輸送領域HTRは、正孔注入層HIL、正孔輸送層HTL、正孔バッファ層、及び電子阻止層の中の少なくとも1つを含む。
【0118】
正孔輸送領域HTRは、単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、又は複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
【0119】
例えば、
図1に示されるように、正孔輸送領域HTRは、正孔注入層HIL又は正孔輸送層HTLの単一層の構造を有してもよく、正孔注入物質と正孔輸送物質からなる単一層構造を有してもよい。また、正孔輸送領域HTRは、複数の互いに異なる物質からなる単一層の構造を有するか、或いは
図2に示されるような第1電極EL1から順に積層された正孔注入層HIL/正孔輸送層HTL、正孔注入層HIL/正孔輸送層HTL/正孔バッファ層、正孔注入層HIL/正孔バッファ層、正孔輸送層HTL/正孔バッファ層又は正孔注入層HIL/正孔輸送層HTL/電子阻止層等の構造を有してもよいが、これに限定されない。
【0120】
図3に示されるように、正孔輸送領域HTRは複数の正孔輸送層を有してもよい。正孔輸送領域HTRは、第1正孔輸送層HTL1及び第1正孔輸送層HTL1上に配置される第2正孔輸送層HTL2を含む。第2正孔輸送層HTL2は、複数の正孔輸送層の中で発光層EMLに隣接する正孔輸送層である。
【0121】
正孔輸送領域HTRは、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法(Langmuir-Blodgett)、インクジェットプリンティング法、レーザープリンティング法、レーザー熱転写法(Laser Induced Thermal Imaging、LITI)等のような多様な方法を利用して形成されることができる。
【0122】
正孔輸送領域HTRは、前述した本発明の一実施形態に係るアミン化合物を含む。正孔輸送領域HTRは、前述した本発明の一実施形態に係るアミン化合物を正孔輸送材料として含む。前述した本発明の一実施形態に係るアミン化合物を含む層は、正孔輸送層HTLである。
図3のように正孔輸送層が第1正孔輸送層HTL1及び第2正孔輸送層HTL2を含む場合、本発明の一実施形態に係るアミン化合物は、第2正孔輸送層HTL2に含まれることができる。本発明の一実施形態に係るアミン化合物は、正孔輸送領域HTRの中で発光層EMLに隣接する層に含まれることが好ましい。
【0123】
正孔輸送層HTLが本発明の一実施形態に係るアミン化合物を含む場合、正孔注入層HILは、例えば、銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物;DNTPD(N、N’-diphenyl-N、N’-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4、4’-diamine)、m-MTDATA(4、4’、4”-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine)、TDATA(4、4’4”-Tris(N、N-diphenylamino)triphenylamine)、2-TNATA(4、4’、4”-tris{N、-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine)、PEDOT/PSS(Poly(3、4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate))、PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonicacid)、PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid)、PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate))、NPB(N、N’-di(naphthalene-l-yl)-N、N’-diplienyl-benzidine)、トリフェニルアミンを含むポリエーテルケトン(TPAPEK)、4-Isopropyl-4’-methyldiphenyliodonium Tetrakis(pentafluorophenyl)borate]、HAT-CN(1、4、5、8、9、11-Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile)等を含むことができる。
【0124】
正孔輸送層HTLは、本発明の一実施形態に係るアミン化合物以外に公知の物質をさらに含んでもよい。正孔輸送層HTLは、例えば、N-フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾール等のカルバゾール系誘導体、フルオレン系誘導体、TPD(N、N’-bis(3-methylphenyl)-N、N’-diphenyl-[1、1-biphenyl]-4、4’-diamine)、TCTA(4、4’、4”-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)等のようなトリフェニルアミン系誘導体、NPB(N、N’-di(1-naphthyl)-N、N’-diphenylbenzidine)、TAPC(4、4’-Cyclohexylidene bis[N、N-bis(4-methylphenyl)benzenamine])、HMTPD(4、4’-Bis[N、N’-(3-tolyl)amino]-3、3’-dimethylbiphenyl)等を含むことができる。
【0125】
正孔輸送領域HTRの厚さは、約150Å~約12000Å、例えば約150Å~約1500Åである。正孔輸送領域HTRが正孔注入層HIL及び正孔輸送層HTLを全て含む場合、正孔注入層HILの厚さは約100Å~約10000Å、例えば約100Å~約1000Åであり、正孔輸送層HTLの厚さは約50Å~約1000Åである。正孔輸送領域HTR、正孔注入層HIL、及び正孔輸送層HTLの厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧上昇無しで満足することができる程度の正孔輸送特性を得られる。
【0126】
正孔輸送領域HTRは先に言及された物質の以外に、導電性向上のために電荷生成物質をさらに含んでもよい。電荷生成物質は、正孔輸送領域HTR内に均一に又は不均一に分散されている。電荷生成物質は、例えばp-ドーパントである。p-ドーパントはキノン誘導体、金属酸化物及びシアノ基含有化合物の中でいずれか1つであるが、これに限定されない。例えば、p-ドーパントの非制限的な例としては、TCNQ(Tetracyanoquinodimethane)及びF4-TCNQ(2、3、5、6-tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane)等のようなキノン誘導体、タングステン酸化物及びモリブデン酸化物等のような金属酸化物等を挙げられるが、これに限定されない。
【0127】
前述したように、正孔輸送領域HTRは、正孔注入層HIL、正孔輸送層HTLの以外に、正孔バッファ層及び電子阻止層の中の少なくとも1つをさらに含んでもよい。正孔バッファ層は、発光層EMLから放出される光の波長による共振距離を補償して光の放出効率を増加させる。正孔バッファ層に含まれる物質としては、正孔輸送領域HTRに含まれることができる物質を使用することができる。電子阻止層は、電子輸送領域ETRから正孔輸送領域HTRへの電子注入を防止する役割をする層である。
【0128】
発光層EMLは、正孔輸送領域HTR上に配置される。発光層EMLは、正孔輸送層HTL上に配置され、正孔輸送層HTLと接触する。発光層EMLの厚さは、例えば約100Å~約600Åである。発光層EMLは、単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、又は複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有する。
【0129】
発光層EMLは、レッド光、グリーン光、ブルー光、ホワイト光、イエロー光、シアン光の中の1つを発光する。発光層EMLは、蛍光物質又は燐光物質を含む。また、発光層EMLは、ホスト及びドーパントを含むことができる。
【0130】
発光層EMLのホスト材料としては、アントラセン誘導体、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、ペリレン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体等から選択され、望ましくは、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、アントラセン誘導体を挙げることができる。例えば、発光層EMLのホスト材料として、下記の化学式4で表わされるアントラセン誘導体を使用することができる。
【化45】
【0131】
化学式4で、Z1~Z4は各々独立的に水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換のシリル基、置換若しくは無置換の炭素数1以上15以下のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基であり、m1及びm2は各々独立的に0以上4以下の整数であり、m3及びm4は各々独立的に0以上5以下の整数である。化学式4で、Z3及びZ4は各々独立的に隣接する基と互いに結合して環を形成してもよい。
【0132】
化学式4で表わされる化合物は一例として、下記の構造式に示した化合物を挙げることができる。但し、前記化学式4で表わされる化合物が以下に限定されるわけではない。
【0133】
【0134】
ホストは通常的に使用する物質であれば、特に限定しないが、例えばAlq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)、CBP(4、4’-bis(N-carbazolyl)-1、1’-biphenyl)、PVK(poly(n-vinylcabazole))、ADN(9、10-di(naphthalene-2-yl)anthracene)、TCTA(4、4’、4”-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine)、TPBi(1、3、5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene)、TBADN(3-tert-butyl-9、10-di(naphth-2-yl)anthracene)、DSA(distyrylarylene)、CDBP(4、4’-bis(9-carbazolyl)-2、2’-dimethyl-biphenyl)、MADN(2-Methyl-9、10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene)等を使用してもよい。
【0135】
ドーパントは、例えばスチリル誘導体(例えば、1、4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB)、4-(di-p-tolylamino)-4’-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB)、N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi))、ペリレン及びその誘導体(例えば、2、5、8、11-tetra-t-butylperylene(TBPe))、ピレン及びその誘導体(例えば、1、1-dipyrene、1、4-dipyrenylbenzene、1、4-Bis(N、N-Diphenylamino)pyrene)等のドーパントであってもよい。
【0136】
発光層EMLが赤色を発光する場合、発光層EMLは、例えばPBD:Eu(DBM)3(Phen)(tris(dibenzoylmethanato)phenanthoroline europium)又はペリレン(Perylene)を含む蛍光物質を含む。発光層EMLが赤色を発光する場合、発光層EMLに含まれるドーパントは、例えばPIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium)、PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium)、PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium)及びPtOEP(octaethylporphyrin platinum)のような金属錯化合物(metal complex)又は有機金属錯体(organometallic complex)、ルブレン(rubrene)及びその誘導体及び4-ジシアノメチレン-2-(p-ジメチルアミノスチリル)-6-メチル-4H-ピラン(DCM)及びその誘導体から選択することができる。
【0137】
発光層EMLが緑色を発光する場合、発光層EMLは、例えばAlq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)を含む蛍光物質を含む。発光層EMLが緑色を発光する場合、発光層EMLに含まれるドーパントは、例えばIr(ppy)3(fac-tris(2-phenylpyridine)iridium)のような金属錯化合物(metal complex)又は有機金属錯体(organometallic complex)及びクマリン(coumarin)及びその誘導体から選択することができる。
【0138】
発光層EMLが青色を発光する場合、発光層EMLは、例えばスピロ-DPVBi(spiro-DPVBi)、スピロ-6P(spiro-6P)、DSB(distyryl-benzene)、DSA(distyryl-arylene)、PFO(Polyfluorene)系高分子及びPPV(poly(p-phenylene vinylene)系高分子からなる群から選択されたいずれか1つを含む蛍光物質をさらに含むことができる。発光層EMLが青色を発光する場合、発光層EMLに含まれるドーパントは、例えば(4、6-F2ppy)2Irpicのような金属錯化合物(metal complex)又は有機金属錯体(organometallic complex)、ペリレン(perlene)及びその誘導体から選択することができる。
【0139】
電子輸送領域ETRは発光層EML上に配置される。電子輸送領域ETRは、正孔阻止層、電子輸送層ETL、及び電子注入層EILの中で少なくとも1つを含むが、これに限定されない。
【0140】
電子輸送領域ETRは単一物質からなる単一層、複数の互いに異なる物質からなる単一層、又は複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
【0141】
例えば、電子輸送領域ETRは、電子注入層EIL又は電子輸送層ETLの単一層の構造を有してもよく、電子注入物質と電子輸送物質からなる単一層の構造を有してもよい。また、電子輸送領域ETRは、複数の互いに異なる物質からなる単一層の構造を有するか、或いは第1電極EL1から順に積層された電子輸送層ETL/電子注入層EIL、正孔阻止層/電子輸送層ETL/電子注入層EIL構造を有することができるが、これに限定されない。
【0142】
図3に示されるように、電子輸送領域ETRは複数の電子輸送層を有してもよい。電子輸送領域ETRは、第1電子輸送層ETL1及び第1電子輸送層ETL1上に配置される第2電子輸送層ETL2を含む。
【0143】
電子輸送領域ETRは、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法、インクジェットプリンティング法、レーザープリンティング法、レーザー熱転写法等のような多様な方法を利用して形成することができる。
【0144】
電子輸送領域ETRが電子輸送層ETLを含む場合、電子輸送領域ETRは、Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum)、1、3、5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene、2、4、6-tris(3’-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1、3、5-triazine、2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9、10-dinaphthylanthracene、TPBi(1、3、5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl)、BCP(2、9-Dimethyl-4、7-diphenyl-1、10-phenanthroline)、Bphen(4、7-Diphenyl-1、10-phenanthroline)、TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1、2、4-triazole)、NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3、5-diphenyl-4H-1、2、4-triazole)、tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1、3、4-oxadiazole)、BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1、O8)-(1、1’-Biphenyl-4-olato)aluminum)、Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate)、ADN(9、10-di(naphthalene-2-yl)anthracene)及びこれらの混合物を含むことができるが、これに限定されない。電子輸送層ETLの厚さは、約100Å~約1000Åであり、例えば、約150Å~約500Åである。電子輸送層ETLの厚さが前述したような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしでも満足できる程度の電子輸送特性を得ることができる。
【0145】
電子輸送領域ETRが電子注入層EILを含む場合、Al、Ag、Li、Mg、及びCa等の金属及びこれらの混合物を含むことができる。但し、これに限定されない。例えば、電子注入層EILにはLiF、LiQ(Lithium quinolate)、Li2O、BaO、NaCl、CsF、Ybのようなランタノイド族金属、又はRbCl、RbIのようなハロゲン化金属等が使用されることができるが、これに限定されない。また、電子注入層EILは、電子輸送物質と絶縁性の有機金属塩(organo metal salt)とが混合された物質を含む。有機金属塩は、エネルギーバンドギャップ(energy bandgap)が約4eV以上の物質である。具体的には、例えば、有機金属塩は、金属アセテート(metal acetate)、金属ベンゾエート(metal benzoate)、金属アセトアセテート(metal acetoacetate)、金属アセチルアセトネート(metal acetylacetonate)、又は金属ステアレート(stearate)を含むことができる。電子注入層EILの厚さは、約10Å~約100Åである。電子注入層EILの厚さが前述したような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしでも満足できる程度の電子注入特性を得ることができる。
【0146】
電子輸送領域ETRは、先に言及したように、正孔阻止層を含む。正孔阻止層は、例えばBCP(2、9-dimethyl-4、7-diphenyl-1、10-phenanthroline)及びBphen(4、7-diphenyl-1、10-phenanthroline)の中で少なくとも1つを含むことができるが、これに限定されない。
【0147】
第2電極EL2は電子輸送領域ETR上に配置される。第2電極EL2は、共通電極又は陰極である。第2電極EL2は、透過型電極、半透過型電極、又は反射型電極である。第2電極EL2が透過型電極である場合、第2電極EL2は透明金属酸化物、例えば、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO(zinc oxide)、ITZO(indium tin zinc oxide)等から構成される。
【0148】
第2電極EL2が半透過型の電極又は反射型電極である場合、第2電極EL2は、Ag、Mg、Cu、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Mo、Ti、又はこれらの化合物、或いは混合物(例えば、AgとMgとの合金)を含むことができる。又は前記物質で形成された反射膜や半透過膜及びITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO(zinc oxide)、ITZO(indium tin zinc oxide)等で形成された透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。
【0149】
図示しないが、第2電極EL2は補助電極と接続されてもよい。第2電極EL2が補助電極と接続されると、第2電極EL2の抵抗を減少させることができる。
【0150】
有機EL素子10で、第1電極EL1と第2電極EL2とに各々電圧が印加されることによって、第1電極EL1から注入された正孔(hole)は、正孔輸送領域HTRを経て発光層EMLに移動し、第2電極EL2から注入された電子が電子輸送領域ETRを経て発光層EMLに移動する。電子と正孔とは発光層EMLで再結合して励起子(exciton)を生成し、励起子が励起状態で基底状態に落ちながら、発光する。
【0151】
有機EL素子10が前面発光型である場合、第1電極EL1は反射型電極であり、第2電極EL2は透過型電極又は半透過型電極である。有機EL素子10が背面発光型である場合、第1電極EL1は透過型電極又は半透過型電極であり、第2電極EL2は反射型電極である。
【0152】
本発明の一実施形態に係る有機EL素子は、化学式1で表わされるアミン化合物を含むことにより、高い発光効率、低い駆動電圧及び長寿命を確保することができる。本発明の一実施形態に係るアミン化合物は、有機EL素子の正孔輸送領域HTR内に配置されて、高い正孔輸送特性を有しながら熱及び電荷負荷を低減することにより、低い駆動電圧、高い発光効率、及び長寿命を確保することができる。具体的には、化学式1で表わされるアミン化合物は、8位の炭素が置換基によって置換された1-ナフチル基を含むことにより、正孔輸送特性を維持しながらも、熱及び電荷耐性が向上される。したがって、これを適用した有機EL素子は高熱及び電荷による特性低下が減少されて長寿命化されることができる。また、本発明の一実施形態に係るアミン化合物は、置換されたナフチル基が大きい体積を有することによって結晶化が抑制され、これを正孔輸送層に適用した有機EL素子は正孔輸送層の膜質が向上し、有機EL素子の高効率化が可能である。
【0153】
以下、具体的な製造方法、実施例及び比較例を通じて本発明をより具体的に説明する。下記の実施例は本発明の理解を助けるための例示に過ぎず、本発明の範囲はこれに限定されない。
【0154】
本発明の一実施形態に係るアミン化合物は、例えば下記のように合成することができる。但し、これによって限定されない。
【0155】
[合成例]
1.化合物5の合成
(化合物Aの合成)
【化47】
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mL三口フラスコに1、8-ジブロモナフタレン 8.80g、フェニルボロン酸 4.69g、Na
2CO
3 4.89g、及びPd(PPh
3)
4 1.07gが溶解されたTHF/水(20%)の混合溶液200mLを80℃で5時間加熱攪拌した。空冷の後、ジクロロメタンを添加して有機層を分取し、溶媒を蒸発させた。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/トルエン溶媒)で精製した後、淡い黄色固体の化合物Aを6.27g(収率72%)得た。FAB-MS測定によって測定された化合物Aの分子量は283であった。
【0156】
(化合物Bの合成)
【化48】
アルゴン(Ar)雰囲気下、200mL三口フラスコに化合物A 6.70gと60mL THF溶媒を加えて-78℃に冷却した後、n-BuLiのヘキサン溶液(1.6M)を23.1mL滴下して50分攪拌した。その後、B(OMe)
3 13.4gを溶解させた5mL THF溶液を滴下した後、-78℃で50分攪拌し、室温に戻して再び3時間攪拌した。次に飽和NH
4Cl水溶液(H
3O
+)を加え、有機層を分取し、溶媒を蒸発させた。三口フラスコに得られた残余物をヘキサンで洗浄した後、白色固体の化合物Bを4.17g(収率71%)得た。FAB-MS測定により測定された化合物Bの分子量は248であった。
【0157】
(化合物Cの合成)
【化49】
アルゴン(Ar)雰囲気下、300mL三口フラスコに化合物B 5.70g、1-ブロモ-3-ヨードベンゼン 8.13g、Na2CO
3 3.65g、及びPd(PPh
3)
4 0.797gが溶解されたTHF/水(20%)の混合溶液130mLを80℃で5時間加熱攪拌した。空冷の後、ジクロロメタンを添加して有機層を分取し、溶媒を蒸発させた。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/トルエン溶媒)で精製した後、淡い黄色固体の化合物Cを2.22g(収率27%)得た。FAB-MS測定により測定された化合物Cの分子量は359であった。
【0158】
(化合物5の合成)
【化50】
アルゴン(Ar)雰囲気下、300mL三口フラスコに化合物C 6.17gとN,N-ジ(4-ビフェニルイル)-4-(4、4、5、5-テトラメチル-1、3、2-ジオキサボロラン-2-イル)アニリン 3.85g、K
3PO
4 1.84g、及びPd(PPh
3)
4 0.231gが溶解されたTHF/水(20%)の混合溶液130mLを80℃で5時間加熱攪拌した。ジクロロメタンを添加して有機層を分取し、溶媒を蒸発させた。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/トルエン溶媒)で精製した後、白色固体の化合物5を3.16g(収率70%)得た。FAB-MS測定によって測定された化合物の分子量は676であった。また、
1H-NMR(CDCl
3)測定で測定された化合物のケミカルシフト値は、8.52-8.39(m、4H)、8.33(d、2H)、8.25(dd、4H)、8.10(d、2H)、8.02-7.89(m、4H)、7.92-7.77(m、8H)、7.69-7.62(m、4H)、7.48-7.43(m、3H)、7.18-7.02(m、6H)であった。この結果より、白色固体の化合物が化合物5であることが確認された。
【0159】
【0160】
前述した化合物5の合成方法の中で化合物Cの合成方法と同様に化合物Cを得た。アルゴン(Ar)雰囲気下、300mL二口フラスコに化合物C 3.70gとN-(4-naphthalene-9-ylphenyl)-4-naphthalene-9-ylaniline 4.21g、Pd(dba)2 0.181g、NaOtBu 3.69g、tBu3P 0.135gを加えて、120mL tolueneの混合溶媒の中で80℃で6時間加熱還流攪拌した。空冷の後、水を添加して有機層を分取し、溶媒を蒸発させた。得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/トルエン溶媒)で精製した後、白色固体の化合物21を6.22g(収率89%)得た。FAB-MS測定によって測定された化合物の分子量は700であった。また、1H-NMR(CDCl3)測定で測定された化合物のケミカルシフト値は、8.52-8.39(m、4H)、8.33(d、2H)、8.25(dd、4H)、8.10(d、2H)、8.02-7.89(m、2H)、7.92-7.77(m、8H)、7.69-7.62(m、4H)、7.48-7.43(m、5H)、7.18-7.02(m、6H)であった。この結果より、白色固体の化合物が化合物21であることが確認された。
【0161】
【0162】
前述した化合物21の合成方法で、N-(4-naphthalene-9-ylphenyl)-4-naphthalene-9-ylanilineの代わりにN-3-dibenzofuranyl-3-dibenzofuranamineを使用したこと以外には化合物21の合成と同様に化合物46を合成した。FAB-MS測定によって測定された化合物の分子量は628であった。また、1H-NMR測定で測定された化合物のケミカルシフト値は8.45-8.39(m、4H)、8.31(d、2H)、8.25(dd、4H)、8.08(d、2H)、8.02-7.89(m、2H)、7.72-7.60(m、4H)、7.50-7.40(m、5H)、7.33-7.26(m、6H)であった。この結果より、合成した化合物が化合物46であることが確認された。
【0163】
【0164】
前述した化合物Cの合成方法で、1-ブロモ-3-ヨードベンゼンの代わりに1-ブロモ-4-ヨードベンゼンを使用したこと以外には化合物Cの合成と同様に化合物Dを合成した。以後、前述した化合物21の合成方法で、化合物Cの代わりに化合物Dを使用したこと以外には化合物21の合成と同様に化合物53を合成した。FAB-MS測定によって測定された化合物の分子量は700であった。また、1H-NMR測定で測定された化合物のケミカルシフト値は8.44-8.35(m、4H)、8.33(d、2H)、8.25(dd、4H)、8.20-8.13(m、5H)、8.10(d、2H)、8.02-7.89(m、2H)、7.69-7.62(m、4H)、7.51-7.45(m、8H)、7.28-7.22(m、6H)であった。この結果より、合成した化合物が化合物53であることが確認された。
【0165】
【0166】
前述した化合物5の合成方法で、N,N-ジ(4-ビフェニルイル)-4-(4、4、5、5-テトラメチル-1、3、2-ジオキサボロラン-2-イル)アニリンの代わりにB-[4-[(9、9-diphenyl-9H-fluoren-2-yl)phenylamino]phenyl]-Boronic acidを使用したこと以外には化合物5の合成と同様に化合物4を合成した。FAB-MS測定によって測定された化合物の分子量は764であった。また、1H-NMR測定された化合物のケミカルシフト値は8.44-8.37(m、4H)、8.31-8.26(m、6H)、8.12(d、2H)、8.00-7.89(m、8H)、7.77-7.60(m、10H)、7.51-7.40(m、5H)、7.30-7.24(m、6H)であった。この結果より、合成した化合物が化合物4であることが確認された。
【0167】
【0168】
前述した化合物53の合成方法で、N-(4-naphthalene-9-ylphenyl)-4-naphthalene-9-ylanilineの代わりにN-[1、1’-biphenyl]-4-yl-4’-(triphenylsilyl)-benzenamineを使用したこと以外には化合物53の合成と同様に化合物59を合成した。FAB-MS測定によって測定された化合物の分子量は782であった。また、1H-NMR測定で測定された化合物のケミカルシフト値は8.38-8.35(m、4H)、8.27-8.19(m、6H)、8.16(d、2H)、8.10-7.89(m、8H)、7.79-7.62(m、10H)、7.50-7.35(m、5H)、7.29-7.20(m、8H)であった。この結果より、合成した化合物が化合物59であることが確認された。
【0169】
【0170】
前述した化合物53の合成方法で、N-(4-naphthalene-9-ylphenyl)-4-naphthalene-9-ylanilineの代わりにN-3-dibenzofuranyl-3-Dibenzofuranamineを使用したこと以外には化合物53の合成と同様に化合物66を合成した。FAB-MS測定によって測定された化合物Gの分子量は628であった。また、1H-NMR測定で測定された化合物のケミカルシフト値は8.40-8.35(m、2H)、8.30(d、4H)、8.22(d、4H)、8.20-8.13(m、5H)、8.00(d、2H)、7.89-7.62(m、6H)、7.28-7.22(m、2H)、7.11(d、4H)であった。この結果より、合成した化合物が化合物66であることが確認された。
【0171】
【0172】
前述した化合物59の合成方法で、N-[1、1’-biphenyl]-4-yl-4’-(triphenylsilyl)-benzenamineの代わりにN-[1、1’-biphenyl]-4-yl-3’-(triphenylsilyl)-benzenamineを使用したこと以外には化合物59の合成と同様に化合物75を合成した。FAB-MS測定によって測定された化合物の分子量は782であった。また、1H-NMR測定で測定された化合物のケミカルシフト値は8.41-8.36(m、4H)、8.27-8.19(m、6H)、8.16(d、2H)、8.12-7.99(m、8H)、7.79-7.62(m、10H)、7.53-7.41(m、4H)、7.29-7.22(m、9H)であった。この結果より、合成した化合物が化合物75であることが確認された。
【0173】
【0174】
前述した化合物53の合成方法で、N-(4-naphthalene-9-ylphenyl)-4-naphthalene-9-ylanilineの代わりにN-[4-(1-naphthalenyl)phenyl]-4-Dibenzothiophenamineを使用したこと以外には化合物53の合成と同様に化合物81を合成した。FAB-MS測定により測定された化合物7の分子量は680であった。また、1H-NMR測定で測定された化合物のケミカルシフト値は8.46-8.37(m、4H)、8.33(dd、2H)、8.28(d、4H)、8.23-8.15(m、5H)、8.11(d、2H)、8.00-7.89(m、11H)、7.47-7.33(m、5H)であった。この結果より、合成した化合物が化合物81であることが確認された。
【0175】
【0176】
前述した化合物53の合成方法で、N-(4-naphthalene-9-ylphenyl)-4-naphthalene-9-ylanilineの代わりにN-[4-(1-naphthalenyl)phenyl]-1-Dibenzofuranamineを使用したこと以外には化合物53の合成と同様に化合物84を合成した。FAB-MS測定によって測定された化合物の分子量は664であった。また、1H-NMR測定で測定された化合物のケミカルシフト値は8.42-8.37(m、4H)、8.33(dd、2H)、8.26(d、4H)、8.20-8.14(m、5H)、8.11(d、2H)、7.99-7.89(m、6H)、7.55-7.40(m、10H)であった。この結果より、合成した化合物が化合物84であることが確認された。
【0177】
【0178】
前述した化合物53の合成方法で、N-(4-naphthalene-9-ylphenyl)-4-naphthalene-9-ylanilineの代わりにN-4-dibenzothienyl-4-Dibenzothiophenamineを使用したこと以外には化合物53の合成と同様に化合物92を合成した。FAB-MS測定によって測定された化合物1の分子量は660であった。また、1H-NMR測定で測定された化合物のケミカルシフト値は8.42-8.37(m、7H)、8.31(d、2H)、8.19(d、2H)、7.99(d、2H)、7.81-7.60(m、6H)、7.45-7.20(m、10H)であった。この結果より、合成した化合物が化合物92であることが確認された。
【0179】
【0180】
前述した化合物81の合成方法で、1-ヨード-4-ブロモベンゼンの代わりに1-ヨード-3-ブロモベンゼンを使用したこと以外には化合物81の合成と同様に化合物105を合成した。FAB-MS測定によって測定された化合物の分子量は679であった。また、1H-NMR測定で測定された化合物のケミカルシフト値は8.18-8.11(m、1H)、8.07-7.97(m、2H)、7.95-7.73(m、5H)、7.56-7.29(m、14H)、7.23-7.04(m、6H)、7.04-6.81(m、4H)、6.73-6.61(m、1H)であった。この結果より、合成した化合物が化合物105であることが確認された。
【0181】
【0182】
化合物53の合成で、フェニルボロン酸の代わりに1-ナフチルボロン酸を使用し、Bis(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)amineの代わりにN-(4-(naphthalen-1-yl)phenyl)-[1、1’-biphenyl]-4-amineを使用したこと以外には同一な方法で化合物77を合成した。FAB-MS測定にしたがって測定された化合物77の分子量は699であった。
【0183】
前述した合成例は一例であり、反応条件は必要によって変更されることができる。また、本発明の一実施形態に係る化合物は本技術分野に知られている方法及び材料を利用して多様な置換基を有するように合成されることができる。化学式1で示されたコア構造に多様な置換体を導入することによって、有機EL素子として使用されるのに適切な特性を有することができる。
【0184】
(素子作成例)
上述した化合物4、5、21、46、53、59、66、75、81、84、92、105、及び77を第2正孔輸送層材料として使用して実施例1~13の有機EL素子を製作した。
[実施例化合物]
【化63】
【0185】
下記の比較例化合物X-1~X-7を第2正孔輸送層材料として使用して比較例1乃至7の有機EL素子を製作した。
[比較例化合物]
【化64】
【0186】
実施例1~13及び比較例1~7の有機EL素子はITOで150nm厚さの第1電極を形成し、HT1にHILを2%ドープした10nm厚さの正孔注入層を形成し、HT1で120nm厚さの第1正孔輸送層を形成し、実施例化合物又は比較例化合物で30nm厚さの第2正孔輸送層を形成し、BHにBDを3%ドープした30nm厚さの発光層を形成し、ET1で10nm厚さの第1電子輸送層を形成し、ET2で20nm厚さの第2電子輸送層を形成し、LiFで1nm厚さの電子注入層を形成し、10%Ag/Mg合金で100nm厚さの第2電極を形成した。各層は真空雰囲気の下で蒸着法によって形成した。
【0187】
素子に適用された各物質は次の通りである。
【化65】
【0188】
(実験例)
上述した実施例化合物4、5、21、46、53、59、66、75、81、84、92、105、77、及び比較例化合物X-1~X-7で製作した有機EL素子の駆動電圧、寿命、発光効率、及び色座標を評価した。評価結果を下記の表1に示す。各実施例及び比較例の駆動電圧は10mA/cm2の電流密度での測定値であり、寿命は1.0mA/cm2電流密度で初期輝度1000cd/m2からの輝度半減時間を測定した。
【0189】
【0190】
前記表1の結果を参照すると、実施例1~実施例13は比較例1~比較例7に比べて駆動電圧が減少し、素子寿命及び発光効率が向上されたことが分かる。実施例1~実施例13は、8位の炭素が置換基によって置換された1-ナフチル基を含むアミン化合物を正孔輸送層に含むことにより、アミンの特性を維持しながら、熱及び電荷耐性が向上される。したがって、高熱及び電荷による特性低下が低減されて長寿命化を達成している。また、置換されたナフチル基が大きい体積を有することにより、結晶化が抑制されて、正孔輸送層の膜質が向上されるので、正孔輸送特性が向上されて低い駆動電圧及び高効率を達成することができる。
【0191】
アミノ基と置換されたナフチル基とを結合するリンカーがm-フェニレン基を含む実施例化合物4、5、21、46、及び105を含む実施例1~4及び12は発光効率がより大きく向上された。これはm-フェニレン基を通じてアミノ基と置換されたナフチル基とが結合されて、分子全体の体積がより大きく増加し、これにしたがって膜質が大きく向上されたためと考えられる。
【0192】
アミノ基と置換されたナフチル基とを結合するリンカーがp-フェニレン基である実施例化合物53、59、66、75、81、84、92、及び77を含む実施例5~11、及び13は素子寿命がより大きく向上された。これはp-フェニレン基を通じて結合される場合、ナフチル基に置換されたフェニル基とリンカーであるフェニレン基とが同一の方向に配置されることにより、フェニル基のオービタルとフェニレン基のオービタルとの間に空間重畳が発生するため、Through-space相互作用によってラジカルの状態が安定化されたためと考えられる。
【0193】
比較例1~3は正孔輸送層をなす比較例化合物X-1~X-3に各々ナフチル基を含み、1-ナフチル基がリンカーを介してアミノ基と結合されるが、該1-ナフチル基の8位の炭素にアリール基が置換されていないため、実施例化合物に比べて熱及び電荷耐性が低下される。これにしたがって、駆動電圧が上昇し、素子寿命、及び発光効率が実施例よりも低下している。
【0194】
比較例4は、正孔輸送層を構成する比較例化合物X-4に8位の炭素に置換基を有する1-ナフチル基を含むが、該1-ナフチル基の8位の炭素に多環ヘテロアリール基であるジベンゾフラニル基が置換されている。したがって、化合物の体積が非常に大きくなり、分解が容易であり、分子距離が遠く、正孔の伝播速度も低下するので、実施例に比べて発光効率及び素子寿命が低下している。
【0195】
比較例5及び6は、正孔輸送層を構成する比較例化合物X-5及びX-6にアリール基が置換された1-ナフチル基を含むが、該1-ナフチル基でアリール基の置換位置が8位の炭素ではなく、4位又は7位である。比較例化合物X-5及びX-6は、ナフチル基の活性点である8位の炭素にアリール基が置換されていないため、実施例化合物に比べて電荷耐性が低下する。したがって、比較例5及び6は、実施例に比べて発光効率及び素子寿命が低下している。
【0196】
比較例4及び7は化学式1のAr3に対応する部分がヘテロアリール基である化合物を使用し、実施例1~13と比較すると、発光効率及び素子寿命が低下している。実施例4及び7等でもヘテロアリール基を含む化合物を使用しているが、構造的差異によって効率等で差がある。より具体的には、比較例4及び7の場合、比較的不安定なヘテロアリール基は、1-ナフチル基の8位に置換しており、アリールアミノ基と離れている。このような構造によってアリールアミノ基の窒素によるヘテロアリール基の安定化効果が十分ではなく、結果的に効率が低下していることが分かる。
【0197】
以上、添付された図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明がその技術的思想や必須的な特徴と変形しなく、他の具体的な形態に実施できることは理解するべきである。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではない。
【符号の説明】
【0198】
10 有機EL素子
EL1 第1電極
HTR 正孔輸送領域
EML 発光層
ETR 電子輸送領域
EL2 第2電極
HTL 正孔輸送層
HTL1 第1正孔輸送層
HTL2 第2正孔輸送層