JP2005232097A - ビス（ビフルオレニル）−アリールアミン、その製造方法、それを用いたホール注入材料および有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 ホール注入材料に適した新規なビス（ビフルオレニル）−アリールアミン、その製造方法、それを用いたホール注入材料および有機ＥＬ素子の提供。
【解決手段】 一般式（１）
【化１】

〔式中、Ｑは、
【化２】

であり、Ｒ^１〜Ｒ^３４は水素、置換基を有することもあるアルキル基、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、
Ａｒ^１およびＡｒ^３は、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、Ａｒ^２は置換基を有することもあるアリーレン基および置換基を有することもあるヘテロアリーレン基よりなる群から選ばれた基である。〕
で示されるビス（ビフルオレニル）−アリールアミン、その製造方法、それを用いたホール注入材料および有機ＥＬ素子。
【選択図】 なし

Description

本発明は、ビス（ビフルオレニル）−アリールアミン、その製造方法、それを用いたホール注入材料および有機ＥＬ素子に関する。

１９８７年にコダックのタング（Ｔａｎｇ）らによって発表された有機ＥＬは、自発光型で視野角依存性のない視認性のよいフラットパネルディスプレイである。
それまではアントラセンなどの単結晶を発光材料に使用した物があったが、このものは高電圧であり輝度もそれほど高くなく、表示材料としてとても使用できるものではなかった。
タングらの有機ＥＬの長所は、電荷の輸送部と発光機能部を分離したことであり、これによりそれまでの有機ＥＬ素子に比べて低電圧駆動で高輝度が得られるようになった。この技術のさらなる改良によって、有機ＥＬ素子は１９９８年に初めて車載用のディスプレイとして使用されるようになった。
有機ＥＬがディスプレイとして使用されるには、これに使用される材料がその優劣を決める重要な要素であり、これまで多くの材料が開発され、ディスプレイの構成材料として検証されてきた。
材料に要求される項目としては、効率を高めること、素子の寿命を使用に十分耐えうるだけなものにすることが挙げられる。
これらの問題を解決する一つの方法としては、機能をさらに細分化し複数の機能を材料に持たせないことがある。これによりさらなる低電圧、高輝度の性能を有するディスプレイの開発が可能である。
この目的を達するためにＩＴＯ基板の上にホールの注入層を、その上にホール輸送層を設け、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極電極の順で積層させていくのが一般的である。
このような素子の長所は、電荷の注入がスムーズに行なわれ発光層で確実に再結合が行なわれることである。
電子注入層に使用される材料としては、リチウム金属を含むものが一般的であり、例えば金属リチウムや８−ヒドロキシキノリンのリチウム錯体などが一般的である。また、１，１０−フェナンソリジンにリチウムをドープしたものも使用される。
一方ホール注入材料としては、低分子材料の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）が有名である。また、高分子材料としてポリアニリン−ポリスチレンスルホン酸（Ｐａｎｉ−ＰＳＳ）やポリエチレンジオキサチオフェン−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）などが用いられる。また特許文献１では、テトラフェニレンジアミン誘導体ルイス酸ドープ錯体（ＴＰＤＤＥＳ−ＴＢＰＡＨ）なども使用されている。
しかし、これらの材料では、銅フタロシアニンの場合ではこれが赤色発光を吸収するために赤色の発光材料との組合わせは適当とは言えない。また前述の高分子材料ではこれらを水溶媒からスピンコートするため、完全に水分を除去する必要があり、これを完全に除くには高温で高真空下を必要とし、水分に弱い有機ＥＬ素子にとっては必ずしも最良の素子作成には成り得ない。
そこで高性能の有機ＥＬを作成するために、これらの弱点を克服しうる新規なホール注入材料の開発が必要であった。

特開平１１−１３５２６２号公報

本発明の目的は、ホール注入材料に適した新規なビス（ビフルオレニル）−アリールアミン、その製造方法、それを用いたホール注入材料および有機ＥＬ素子を提供する点にある。

本発明の第１は、 一般式（１）

〔式中、Ｑは、

であり、Ｒ^１〜Ｒ^３４は水素、置換基を有することもあるアルキル基、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、
Ａｒ^１およびＡｒ^３は、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、Ａｒ^２は置換基を有することもあるアリーレン基および置換基を有することもあるヘテロアリーレン基よりなる群から選ばれた基である。〕
で示されるビス（ビフルオレニル）−アリールアミンに関する。
本発明の第２は、一般式（２）

（式中、Ｘはハロゲン、Ｒ^１〜Ｒ^１７は、水素、置換基を有することもあるアルキル基、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である）
で示されるハロゲン化ビフルオレンと、一般式（２′）

（式中、Ｘはハロゲン、Ｒ^１８〜Ｒ^３４は、水素、置換基を有することもあるアルキル基、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である）
で示されるハロゲン化ビフルオレンに、
一般式（３）

〔式中、Ｑは、

Ａｒ^１およびＡｒ^３は、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、Ａｒ^２は置換基を有することもあるアリーレン基および置換基を有することもあるヘテロアリーレン基よりなる群から選ばれた基である。〕
で示されるアミンを反応させることを特徴とする一般式（１）

〔式中、Ｑは、

であり、Ｒ^１〜Ｒ^３４は水素、置換基を有することもあるアルキル基、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、
Ａｒ^１およびＡｒ^３は、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、Ａｒ^２は置換基を有することもあるアリーレン基および置換基を有することもあるヘテロアリーレン基よりなる群から選ばれた基である。〕
で示されるビス（ビフルオレニル）−アリールアミンの製造方法に関する。
本発明の第３は、請求項１記載のビス（ビフルオレニル）−アリールアミンよりなるホール注入材料に関する。
本発明の第４は、請求項１記載のビス（ビフルオレニル）−アリールアミンを含有する有機ＥＬ素子に関する。
本発明の第５は、請求項１記載のビス（ビフルオレニル）−アリールアミンとルイス酸とを含有する有機ＥＬ素子に関する。

前記Ｒ^１〜Ｒ^３４およびＡｒ^１、Ａｒ^３におけるアルキル基としてはメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシルなどが挙げられる。これらについては直鎖でも枝分かれでも構わない。

前記Ｒ^１〜Ｒ^３４およびＡｒ^１、Ａｒ^３におけるアリール基としては、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、クオーターフェニル、クインクィフェニル、セスキフェニル、セプチフェニル、オクチフェニル、ノビフェニル、デシフェニル、ナフチル、アズレニル、アントラニル、フェナンソレニル、ナフタセニル、クリセニル、ペンタレニル、インデニル、アズレニル、ヘプタデニル、ビフェニレル、ａｓ−インダセニル、ｓ−インダセニル、アセナフチレニル、フルオレニル、フェナレニル、フルオラセニル、アセフェナンソラレニル、アセアンソリレニル、トリフェニレニル、ピレニル、クリセニル、プレイアデニル、ピセニル、ぺリレニル、ペンタフェニル、ペンタセニル、テトラフェニレニル、ヘキサフェニル、ヘキサアセニル、ルビセニル、コロネリル、トリナフチレニル、ヘプタフェニル、ヘプタセニル、ピランセニル、オバレニルなどを挙げることができる。なお、これらの化合物はいずれも置換基を有していても良い。

前記Ｒ^１〜Ｒ^３４およびＡｒ^１、Ａｒ^３におけるヘテロアリール基としては、フラニル、ピロロニル、３−ピロロリニル、ピラゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、１，２，３−オキサジアゾリル、トリアゾリル、ピラニル、ピリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、１，３，５−トリアジニル、ベンゾフラニル、インドリル、ベンゾ〔ｂ〕チオフェニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、プリニル、キノリニル、イソキノリニル、シンノリニル、キノキサリニル、カルバゾリル、アクリジニル、１，１０−フェナントレニルなどが挙げることができる。なお、これらの化合物はいずれも置換基を有していても良い。

前記Ａｒ^２におけるアリーレン基としては、フェニレン、ビフェニレン、ターフェニレン、クオーターフェニレン、クインクィフェニレン、セスキフェニレン、セプチフェニレン、オクチフェニレン、ノビフェニレン、デシフェニレン、ナフチレン、アズレニレン、アントラニレン、フェナンソレニレン、ナフタセニレン、クリセニレン、ペンタレニレン、インデニレン、アズレニレン、ヘプタデニレン、ビフェニレニレン、ａｓ−インダセニレン、ｓ−インダセニレン、アセナフチレニレン、フルオレニレン、フェナレニレン、フルオラセニレン、アセフェナンソラレニレン、アセアンソリレニレン、トリフェニレニレン、ピレニレン、クリセニレン、プレイアデニレン、ピセニレン、ぺリレニレン、ペンタフェニレン、ペンタセニレン、テトラフェニレニレン、ヘキサフェニレン、ヘキサアセニレン、ルビセニレン、コロネニレン、トリナフチレニレン、ヘプタフェニレン、ヘプタセニレン、ピランセニレン、オバレニレンなどが挙げることができる。また、アリーレン基としては、複素環がアリール基とアリール基の間にはいった形のヘテロアリーレン基が使用可能であり、その例としては、２，６−ピリジレン、２，２′−ビピリジレン、２，５−チオフェニレン、２，２′−ビチオフェニレンなどを挙げることができる。なお、これらの化合物はいずれも置換基を有していても良い。

アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基における置換基としては、例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシ、ヘプトキシ、オクトキシ、ノナキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシ、トリデコキシ、テトラデコキシ、ペンタデコキシ、ヘキサデコキシ、ヘプタデコキシ、オクタデコキシ、ノナデコキシ、エイコサオキシなどのアルコキシ基、フェノキシ、ナフトキシなどのアリーロキシ基、メチルアミノ、ジメチルアミノ、エチルアミノ、ジエチルアミノ、ｎ−プロピルアミノ、ジ−ｎ−プロピルアミノ、ｉｓｏ−プロピルアミノ、ジ−ｉｓｏ−プロピルアミノ、ｎ−ブチルアミノ、ジ−ｎ−ブチルアミノ、ｓｅｃ−ブチルアミノ、ジ−ｓｅｃ−ブチルアミノ、ｔｅｒｔ−ブチルアミノ、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルアミノなどのアルキルアミノ基、ジフェニルアミンなどのアリールアミノ基そしてフッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン等が挙げられる。

請求項１に示すビス（ビフルオレニル）−アリールアミンとしては、前記Ｒ^１〜Ｒ^３４、Ａｒ^１〜Ａｒ^３の具体例をそれぞれ組み合せた化合物を挙げることができるが、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１８、Ｒ^１９、Ｒ^２６、Ｒ^２７としては、メチル基、エチル基、ブチル基が好ましく、Ｒ^３〜Ｒ^９、Ｒ^１２〜Ｒ^１７、Ｒ^２０〜Ｒ^２５、Ｒ^２８〜Ｒ^３４は、水素または低級アルキル基が好ましい。

本発明の代表的な化合物としては、下記式

で示されるビス（９，９，９′，９′−テトラ−ｎ−エチル−２，２′−ジフルオレニル−７−イル）−フェニルアミン〔Ｂｉｓ（９，９，９′，９′−ｔｅｔｒａ−ｎ−ｅｔｈｙｌ−２，２′−ｄｉｆｌｕｏｒｅｎｙｌ−７−ｙｌ）−ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ（ＤＦＰＡ２）〕や、下記式

で示される４，４′−ジフェニル−４，４′−ビス（９，９，９′，９′−テトラ−エチル−２，２−テトラ−エチル−２，２−ジフルオレニル−７−イル）−ジアミノビフェニル〔４，４′−Ｄｉｐｈｅｎｙｌ−４，４′−ｂｉｓ（９，９，９′，９′−ｔｅｔｒａ−ｅｔｈｙｌ−２，２−ｔｅｔｒａ−ｅｔｈｙｌ−２，２−ｄｉｆｌｕｏｒｅｎｙｌ−７−ｙｌ）ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ〕を挙げることができる。

本発明の化合物は、１２０℃以上のガラス転移温度を有することから、熱安定性がよく、発光時に発生する熱による再結晶が起きにくく、蒸着時に形成される薄膜は平滑でかつアモルファス性に優れている。
また、この化合物のもつエネルギーレベルは、ＩＴＯのもつイオン化ホテンシャルとも近似していることから、ＩＴＯからのホールの注入をスムースに進行させる。
したがって、本発明の化合物は有機ＥＬ素子のＩＴＯ基板上に積層され、とくにホール注入層として使用されるため、ホールの注入されにくさが改善され、素子上でのホールと電子のエネルギーの注入バランスを整えることができる。このため本発明化合物を使用した有機ＥＬ素子、高寿命で素子耐久性にも優れ、かつＥＬ素子としての特性にも優れている。

以下に合成例、実施例、比較例を挙げて本発明を説明する。

合成例１
（１）２−ブロモ−９，９−ジエチルフルオレン〔２−ｂｒｏｍｏ−９，９−ｄｉｅｔｈｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ（ＢＤＥＦ）〕の合成

２−ブロモフルオレン（２ＢＦ）に、ブロモエタン（ＢｒＥｔ）、テトラブチルアンモニウムクロライド（Ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）（ＴＢＡＣｌ）、トルエン、５０ｗｔ％ＮａＯＨ水溶液を加え、窒素雰囲気下（５０℃）で４時間撹拌した。反応終了後、酢酸エチルを反応溶液に注ぎ、有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させてから溶媒等を除去した。精製にはカラムクロマトグラフィー法（展開溶媒：ｎ−ヘキサン）を用い、粘性をある淡黄色の液体を得た。同定は^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトルにより行なった。

（２）２−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン−２−イル）−９，９−ジエチルフルオレン〔２−（４，４，５，５−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−１，３，２−ｄｉｏｘａｂｏｒｏｌａｎ−２−ｙｌ）−９，９−ｄｉｅｔｈｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ（ＤＯＢＤＥＦ）〕の合成

ＢＤＥＦを精製したテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解させ、窒素雰囲気下で−７８℃に冷却しｎ−ＢｕＬｉ（２．６Ｍ）を加え２時間反応させた。その後２−イソプロポキシ−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン（ＤＯＢ）を加え、さらに２時間反応させた後、室温に戻し３０分反応させた。反応終了後反応溶液を水に注ぎ、酢酸エチルで抽出した後、飽和食塩水で洗浄し無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。その後溶媒を除去した。精製にはカラムクロマトグラフィー法（ｎ−ヘキサン：トルエン＝３：１）、再結晶（メタノール）を用い、白色の固体（粗目状）を得た。同定は^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトルにより行なった。

（３）２，７−ジブロモ−９，９−ジエチルフルオレン〔２，７−ｄｉｂｒｏｍｏ−９，９−ｄｉｅｔｈｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ（ＤＢＤＥＦ）〕の合成

２，７−ジブロモフルオレン（ＤＢＦ）にブロモエタン、ＴＢＡＣｌ、トルエン５０ｗｔ％ＮａＯＨ水溶液を加え、窒素雰囲気下（５０℃）で８時間撹拌した。反応終了後、酢酸エチルを反応溶液に注ぎ、有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させてから溶媒等を除去し、黄色の固体を得た。精製にはカラムクロマトグラフィー法（ｎ−ヘキサン：ジクロロメタン＝３：１）、再結晶（エタノール）を用い、白色の結晶を得た。同定は^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトルにより行なった。

（４）２′−ブロモ−ジ（９，９−ジエチルフルオレン−２−イル）〔２′−ｂｒｏｍｏ−ｄｉ（９，９−ｄｉｅｔｈｙｌｆｌｕｏｒｅｎｅ−２−ｙｌ）（ＢＤＥ）〕の合成

ＤＯＢＤＥＦ、ＤＢＤＥＦとＰｄ（ＰＰＨ_３）をトルエンに溶解させ、炭酸ナトリウム水溶液（２Ｍ）を注ぎ、窒素気流下９０℃で４０時間反応させた。反応終了後、反応溶液を水に注ぎ、酢酸エチルで抽出した後、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。その後、溶媒等を除去し白色の固体を得た。精製はカラムクロマトグラフィー法（ｎ−ヘキサン：ジクロロメタン＝５：１）、再結晶（ｎ−ヘキサン）を用い、白色の固体を得た。同定は^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＩＲスペクトルにより行なった。

（５）ビス（９，９，９′，９′−テトラ−ｎ−エチル−２，２′−ジフルオレニル−７−イル）−フェニルアミン〔Ｂｉｓ（９，９，９′，９′−ｔｅｔｒａ−ｎ−ｅｔｈｙｌ−２，２′−ｄｉｆｌｕｏｒｅｎｙｌ−７−ｙｌ）−ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ（ＤＦＰＡ２）〕の合成

２′−ブロモ−ジ（９，９−ジエチルフルオレン−２−イル）（ＢＤＥ）、ナトリウム第三級ブチラート、酢酸パラジウム、１，１′−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（ＤＰＰＦ）（鉄触媒）を、精製したトルエンに溶解させた後、精製したアニリンを加え反応させた。各成分のモル数は下記表のとおりである。反応終了後酢酸エチルで抽出し、飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシュウムで乾燥させた。その後、溶媒等を除去し黒色の固体を得た。精製はカラムクロマトグラフィー法（ｎ−ヘキサン：ジクロロメタン＝５：１）、再結晶（ｎ−ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１）で行い、黄色がかった粉末状の固体を得た。同定は^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル〔（２７０ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３，ＴＭＳ）：（ｐｐｍ）＝７．８〜７．０（３１Ｈ，Ａｒ），２．２〜１．８（１６Ｈ，ＣＨ_２），０．５〜０．３（２４Ｈ，ＣＨ_３）〕により行なった。この^１Ｈ−ＮＭＲスペクトルは図１に示す。再結晶中は粒状の固体であったが、真空乾燥を行うと粉末状へと変化した。^１Ｈ−ＮＭＲスペクトルにより解析したが、分解などが起った形跡はなかった。

ＤＦＰＡ２のクロロホルム溶液、フィルムの蛍光スペクトル及びＵＶ吸収スペクトルによる電気化学的特性の測定を行った。測定には石英セル、石英基板をそれぞれ用いた。溶媒は、蛍光分析用にクロロホルムを用いた。

ＤＦＰＡ２の光学的エネルギーギャップ（Ｅｇ）は吸収スペクトルの吸収端より２．８ｅＶと見積もった。また、大気中の光電子分光装置（ＡＣ−１）の測定により、ＨＯＭＯ（ＩＰ）の値は５．５ｅＶであり、Ｅｇとの差よりＬＵＭＯの値は２．７ｅＶと見積もった。図２にＵＶ吸収スペクトルを示す。ルイス酸としてのトリス（４−ブロモフェニル）アルミニウムヘキサクロロアンチモネート（ＴＢＰＡＨ）をドープしたＤＦＰＡ２の電気化学特性は図３に示す。光学的エネルギーギャップは図３のＵＶ吸収端より２．２ｅＶと見積もった。
また大気中光電子分光装置（ＡＣ−１）の測定により、ＨＯＭＯの値は５．４ｅＶであり、Ｅｇとの差よりＬＵＭＯの値は３．２ｅＶと見積もった。
またＤＦＰＡ２の分解温度は４２４．０℃であり、ガラス転移温度は１２９．７℃であった。

図４は、本発明のビス（９，９，９′，９′−テトラ−ｎ−エチル−２，２′−ジフルオレニル−７−イル）−フェニルアミン（ＤＦＰＡ２）の溶液と薄膜における励起スペクトルとフォトルミネッセンスを示すものであり、図４のＰＬ ｓｏｌｕｔｉｏｎは溶液状でのフォトルミネッセンス、ＰＬ ｆｉｌｍは薄膜状でのフォトルミネッンスを表しており、ｅｘ ｆｉｌｍは薄膜状での励起スペクトル、ｅｘ ｓｏｌｕｔｉｏｎは溶液にした時の励起スペクトルを表している。
また、表２は、ＤＦＰＡ２の蛍光スペクトルを示しており、表２中のｆｉｌｍは材料を蒸着した薄膜状で測定したものであり、クロロホルムは材料をクロロホルムに溶かした溶液で測定したものである。欄外のｓｏｌｕｔｉｏｎについてはクロロホルムに溶かした時の濃度、ｆｉｌｍについては薄膜の厚みを表している。λｅｘは吸収光を、λｅｍは蛍光のそれぞれのもっとも強いところを数値化したものである。

フィルムと溶液のＰＬスペクトルはフルオレン由来の青色発光を示し、フィルム中でのエキシマー形成によるレッドシフトは確認されなかった。

合成例２
４，４′−ジフェニル−４，４′−ビス（９，９，９′，９′−テトラ−エチル−２，２−テトラ−エチル−２，２−ジフルオレニル−７−イル）−ジアミノビフェニル〔４，４′−Ｄｉｐｈｅｎｙｌ−４，４′−ｂｉｓ（９，９，９′，９′−ｔｅｔｒａ−ｅｔｈｙｌ−２，２−ｔｅｔｒａ−ｅｔｈｙｌ−２，２−ｄｉｆｌｕｏｒｅｎｙｌ−７−ｙｌ）ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ〕の合成

２′−ブロモ−ジ（９，９−ジエチルフルオレン−２−イル）（ＢＤＥ）、ナトリウム第三級ブチラート、酢酸パラジウム、ＤＰＰＦを、精製したトルエンに溶解させた後、精製したＮ，Ｎ′−ジフェニルアミノビフェニル（ＤＰＡＢＰ）を加え反応させた。各成分のモル数は下記表のとおりである。反応終了後、酢酸エチルで抽出し、飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥させた。その後、溶媒等を除去し黒色の固体を得た。精製はカラムクロマトグラフィー法（ｎ−ヘキサン：ジクロロメタン＝５：１）、再結晶（ｎ−ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１）で行い、黄色がかった粉末状の固体を得た。

実施例１〜４、比較例１
下記の層構成の有機ＥＬ素子を作った。ただし、実施例においては合成例１の（５）で示すビス（９，９，９′，９′−テトラ−ｎ−エチル−２，２′−ジフルオレニル−７−イル）−フェニルアミン（ＤＦＰＡ２）よりなるオリゴマーをバッファー層（ＩＴＯの上に設けられている層を俗にバッファー層と呼び、本発明においては、この層がＤＦＰＡ２を含有することによりホール注入層として機能している）に用いた有機ＥＬ素子を作った。この有機ＥＬ素子の構造は図１１に示す。
比較例１〔ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（４０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（６０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）〕
実施例１〔ＩＴＯ／ＤＦＰＡ２（２０ｎｍ）／α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（６０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）〕
実施例２〔ＩＴＯ／ＤＦＰＡ２：ＴＢＰＡＨ（５ｗｔ％）（２０ｎｍ）／α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（６０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）〕
実施例３〔ＩＴＯ／ＤＦＰＡ２：ＴＢＰＡＨ（１０ｗｔ％）（２０ｎｍ）／α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（６０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）〕
実施例４〔ＩＴＯ／ＤＦＰＡ２：ＴＢＰＡＨ（１５ｗｔ％）（２０ｎｍ）／α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（６０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）〕

実施例ＥＬ素子の製法
ＤＦＰＡ２のジクロロエタン溶液（濃度 ５ｇ／ｌ）にルイス酸としてＳｂＣｌ_６ ⁻を含んだトリス（４−ブロモフェニル）アルミニウムヘキサクロロアンチモネート（ＴＢＰＡＨ）塩（０〜１５ｗｔ％）をドーピングしたものをホール注入層としてスピンコート法によりＩＴＯ基板上に２００Å厚で成膜した。その上にホール輸送材料としてのα−ＮＰＤ２００Å、電子輸送性発光層としてのＡｌｑ_３６００Å、陰極材料としてのＬｉＦ／Ａｌ（５Å／１０００Å）を、それぞれ真空蒸着法により成膜した。
オリゴマー溶液にドーパントであるトリス（４−ブロモフェニル）アルミニウムヘキサクロロアンチモネート（ＴＢＰＡＨ）を分散させると、溶液色が変色しオリゴマーやドーパントのどちらでもない茶色への変色を観察した。これはオリゴマーとドーパントの間で電荷移動（ＣＴ）錯体が形成されたと考えられる。つまりドーパントのＴＢＰＡＨのアクセプター性ＳｂＣｌ_６ ⁻がオリゴマーのドナー性窒素との間で電荷移動相互作用を起こし、電荷移動により吸収が長波長にシフトしたと考えられる。このＣＴ錯体形成の様子は石英基板上に成膜した膜のＵＶ−ｖｉｓ吸収スペクトルで５００ｎｍ付近に新たなピークが表われたことから確認できた。
なお、α−ＮＰＤ、Ａｌｑ_３、ＴＢＰＡＨの構造式は下記に示すとおりである。

比較例ＥＬ素子の製法
洗浄したＩＴＯ基板上にホール輸送層としてα−ＮＰＤ４００Å、電子輸送性発光層としてＡｌｑ_３６００Å、陰極電極としてＬｉＦ／Ａｌ（５Å／１０００Å）をそれぞれ真空蒸着法により成膜した。

比較例１、実施例１〜４の輝度−電圧、電流密度−電圧、輝度−電流密度、視感効率−電圧、電流効率−電圧特性を図５〜９に示す。ＥＬスペクトルは図１０に示す。
図中、黒ひし形印は比較例１の素子のデータである。黒逆三角印は実施例１の素子のデータである。三角印は実施例２の素子のデータである。黒四角印は実施例３の素子のデータである。黒丸印は実施例４の素子のデータである。図５は、各素子における輝度−電圧特性を示すグラフである。発光開始電圧は、それぞれとも２．５Ｖ付近からであるが、比較例に用いられているα−ＮＰＤをホール輸送剤に用いている素子（比較例１）に比べ、ホール注入層としてＤＦＰＡ２を一層挿入した素子（実施例１〜４）は輝度においてそれを上回る結果が得られている。さらにＤＦＰＡ２にバッファー剤であるＴＢＰＡＨを加えた素子（実施例２〜４）はさらによい結果が表われている。
図６は、電流密度−電圧特性を表すグラフである。これについては、低電圧側で一部リーク電流の発生も見られるが、相対的に高電圧側では素子に入る電流の量はＤＦＰＡ２にＴＢＰＡＨを加えたもの（実施例２〜４）の方がＴＢＰＡＨを加えないもの（実施例１）より特性的に優れている。
図７は、輝度−電流密度特性を表すグラフである。α−ＮＰＤを用いた素子（比較例１）は１０^−１ｍＡ／ｃｍ^２で発光を開始するが、ＤＦＰＡ２やこれにルイス酸のＴＢＰＡＨを加えた素子（実施例１〜４）は１０^−３ｍＡ／ｃｍ^２付近から発光を開始する。またそれぞれの素子が右上がりの直線になっていることからホールと電子のキャリアバランスがとれていることを示している。ルイス酸のＴＢＰＡＨを１５ｗｔ％加えた素子（実施例４）については、ホールの注入効果が大きすぎるのか低電流密度においてバランスをうしなっているが、１０ｍＡ／ｃｍ^２を過ぎたところからはバランスが取れ他の素子同様正の相関関係が得られている。
図８は、電流効率−電圧特性を表すグラフである。多少のばらつきは見られるもののα−ＮＰＤだけの素子（比較例１）に比べて１０ｗｔ％のＴＢＰＡＨを加えたＤＦＰＡ２の素子（実施例３）がより低電圧側で駆動を開始している。１５ｗｔ％のＴＢＰＡＨを加えた素子（実施例４）については図７に見られたことと同様な影響が表われたためか高電圧シフトしてしまっている。しかし５Ｖ付近からはきちんとした相関関係が得られている。
図９は、視感効率−電圧特性を表すグラフである、ここでも１０ｗｔ％のＴＢＰＡＨを加えたＤＦＰＡの素子（実施例３）が、α−ＮＰＤだけの素子（比較例１）に比べてより低電圧側で駆動を開始している。
なお、図１０のＥＬスペクトルよりほぼＡｌｑ_３由来の発光であることが判った。これよりα−ＮＰＤ層では発光していないことが解った。また可視領域での吸収の影響が少ないと考えられる。
以上のことからホール輸送層にα−ＮＰＤ、電子輸送兼発光層にＡｌｑ_３を用いた２層型の素子に比べて、ホール注入層にＤＦＰＡ２あるいはＤＦＰＡ２にルイス酸（ＴＢＰＡＨ）を加えた３層型の素子の方が効率がよいことが分かる。それぞれの結果を考察してもっとも最適化された素子構造は、ＤＦＰＡ２に１０ｗｔ％のＴＢＰＡＨを加えたもの（実施例３）であり、ついで５ｗｔ％のＴＢＰＡＨを加えたもの（実施例２）、１５ｗｔ％添加したもの（実施例４）、ＤＦＰＡ２だけのもの（実施例１）、そして２層型の素子（比較例１）という順になる。

実施例１〜４の有機ＥＬ素子および比較例１の有機ＥＬ素子のＥＬ特性を下記表４に示す。

表４および図５〜１０に示すデータからバッファー層を使用しない素子（比較例１）に比べ、使用した素子（実施例１〜４）は低電圧（２．５Ｖ）での発光を観測することができた。これは有機層と陽陰電極の界面でホール注入障壁が緩和されホールが入り易くなったと考えられる。
表４より、バッファー層を使用した素子（実施例１〜４）、とくにルイス酸をドープした素子（実施例２〜４）は使用しない素子（比較例１）に比べ、いずれも低電圧（８．５Ｖ以下）での最高輝度を記録している。とくに１０ｗｔ％ルイス酸をドープしたもの（実施例３）は最大視感効率４．４ｌｍ／Ｗ、最大外部量子効率２．０９ｐ／ｅ％と良い特性を得ることができた。これはホール注入層のオリゴマーをドーパントＴＢＰＡＨでドープすることによってＴＢＰＡＨのルイス酸であるＳｂＣｌ_６ ⁻がオリゴマー上の窒素の非共有電子対から一個の電子を引き抜きラジカルカチオンが形成され、陽極界面においてキャリア密度が増加したため、陽極からホール注入性が向上したと考えられる。結論的には、ルイス酸をＤＦＰＡ２にドープし、ホール注入層として挿入することにより、有機ＥＬ素子の陽極／有機層界面でのホール注入性が向上し素子の輝度、電流密度、視感効率が向上することができた。

本発明のビス（９，９，９′，９′−テトラ−ｎ−エチル−２，２′−ジフルオレニル−７−イル）−フェニルアミン（ＤＦＰＡ２）の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを示す。 本発明のビス（９，９，９′，９′−テトラ−ｎ−エチル−２，２′−ジフルオレニル−７−イル）−フェニルアミン（ＤＦＰＡ２）の溶液（ジクロロエタン １×１０^−５モル／リットル）とフィルムのＵＶ吸収スペクトルを示す。 本発明のビス（９，９，９′，９′−テトラ−ｎ−エチル−２，２′−ジフルオレニル−７−イル）−フェニルアミン（ＤＦＰＡ２）の溶液にＴＢＰＡＨ１０ｗｔ％をドーピングしたフィルムのＵＶ吸収スペクトルを示す。 本発明のビス（９，９，９′，９′−テトラ−ｎ−エチル−２，２′−ジフルオレニル−７−イル）−フェニルアミン（ＤＦＰＡ２）の溶液と薄膜における励起スペクトルとフォトルミネッセンスを示す。 比較例１の素子、実施例１〜４の素子における輝度−電圧特性を示すグラフである。 比較例１の素子、実施例１〜４の素子における電流密度−電圧特性を示すグラフである。 比較例１の素子、実施例１〜４の素子における輝度−電流密度特性を示すグラフである。 比較例１の素子、実施例１〜４の素子における電流効率−電圧特性を示すグラフである。 比較例１の素子、実施例１〜４の素子における視感効率−電圧特性を示すグラフである。 比較例１の素子、実施例１〜４の素子におけるＥＬスペクトルを示すグラフである。 実施例１〜４の有機ＥＬ素子の構造を示す断面図である。

Claims (5)

1. 一般式（１）
   

   

   〔式中、Ｑは、
   

   

   であり、Ｒ^１〜Ｒ^３４は水素、置換基を有することもあるアルキル基、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、
   Ａｒ^１およびＡｒ^３は、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、Ａｒ^２は置換基を有することもあるアリーレン基および置換基を有することもあるヘテロアリーレン基よりなる群から選ばれた基である。〕
   で示されるビス（ビフルオレニル）−アリールアミン。
2. 一般式（２）
   

   

   （式中、Ｘはハロゲン、Ｒ^１〜Ｒ^１７は、水素、置換基を有することもあるアルキル基、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である）
   で示されるハロゲン化ビフルオレンと、一般式（２′）
   

   

   （式中、Ｘはハロゲン、Ｒ^１８〜Ｒ^３４は、水素、置換基を有することもあるアルキル基、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である）
   で示されるハロゲン化ビフルオレンに、
   一般式（３）
   

   

   〔式中、Ｑは、
   

   

   Ａｒ^１およびＡｒ^３は、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、Ａｒ^２は置換基を有することもあるアリーレン基および置換基を有することもあるヘテロアリーレン基よりなる群から選ばれた基である。〕
   で示されるアミンを反応させることを特徴とする一般式（１）
   

   

   〔式中、Ｑは、
   

   

   であり、Ｒ^１〜Ｒ^３４は水素、置換基を有することもあるアルキル基、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、
   Ａｒ^１およびＡｒ^３は、置換基を有することもあるアリール基および置換基を有することもあるヘテロアリール基よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基であり、Ａｒ^２は置換基を有することもあるアリーレン基および置換基を有することもあるヘテロアリーレン基よりなる群から選ばれた基である。〕
   で示されるビス（ビフルオレニル）−アリールアミンの製造方法。
3. 請求項１記載のビス（ビフルオレニル）−アリールアミンよりなるホール注入材料。
4. 請求項１記載のビス（ビフルオレニル）−アリールアミンを含有する有機ＥＬ素子。
5. 請求項１記載のビス（ビフルオレニル）−アリールアミンとルイス酸とを含有する有機ＥＬ素子。
   

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