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JP5162912B2 - アミン誘導体及びこれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

アミン誘導体及びこれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 Download PDF

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Description

本発明は、アミン誘導体及びこれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子とする)に関する。
有機エレクトロニクス素子は、有機物を用いて電気的な動作を行う素子であり、省エネルギー、低価格、柔軟性といった特長を発揮できると期待され、従来のシリコンを主体とした無機半導体に替わる技術として注目されている。
有機エレクトロニクス素子の中でも有機EL素子は、例えば、白熱ランプ、ガス充填ランプの代替えとして、大面積ソリッドステート光源用途に注目されている。また、フラットパネルディスプレイ(FPD)分野における液晶ディスプレイ(LCD)に置き換わる最有力の自発光ディスプレイとしても注目されており、製品化が進んでいる。
有機EL素子は、1987年のTangらによる、二層構造を有する有機EL素子の発表(C.W.Tang et al.Appl.Phys.Lett.,1987,51,913)以来、活発に研究がなされている。この発表以来、有機EL素子の高効率化、長寿命化を目的とした検討がなされている。
有機ELの効率を高める手法として、励起三重項からのりん光を利用する素子の検討がなされている。励起三重項からのりん光を利用できれば、励起一重項からの蛍光を利用した場合より原理的に少なくとも3倍の発光量子収率が期待できる。さらに、エネルギー的に高い一重項からの三重項への項間交差による励起子の利用も考え合わせると、原理的には4倍、即ち100%の発光量子収率が期待できる。
これまでの研究例としては、例えば、M.A.Baldoら.,Appl.Phys.Lett.1999.75.4などがある。この文献では、Alq3(アルミ−キノリノール錯体)、α−NPD(N4,N4’−Di−naphthalen−1−yl−N4,N4’−diphenyl−biphenyl−4,4’−diamine)、CBP(4,4’−N,N’−dicarbazole−biphenyl)、BCP(2,9−dimethyl−4,7−diphenyl−1,10−phenanthroline)、Ir(ppy)3(イリジウム−フェニルピリジン錯体)などの材料が用いられている。
しかしながら、ホスト材料であるCBPは、均質なアモルファス膜が形成できず、かつ安定性が低いことが問題となっている(B.E.Koeneら、Chem.Mater.,1998,10,2235)。また、有機EL素子劣化要因の一つに、駆動時の発熱又は保管時の温度変化により、アモルファス膜の膜構造が変化し、結晶化が進行してしまうことが考えられている。
また、正孔輸送性材料として用いられるアリールアミン誘導体も同様に、アモルファス膜形成能及び安定性の欠如が、有機EL素子の劣化要因であると考えられている(例えば、有機EL材料とディスプレイ、シーエムシー、2001)。このため、アリールアミン誘導体のアモルファス膜形成性及び耐熱性の向上を目的とした活発な研究がされている(特許文献1〜9及び非特許文献1参照)。
米国特許第3,567,450号明細書 米国特許第5,061,569号明細書 特開昭55−144250号公報 特開昭56−119132号公報 特開平04−308688号公報 特開平05‐009159号公報 特許第3161360号明細書 米国特許第4,539,507号明細書 米国特許第5,151,629号明細書 J.Lumin.,72―74,985(1997)Chem.Lett.,2000,1834.
アモルファス膜形成性及び耐熱性の向上を目的として、分子量増加や非対称構造の導入などが検討されている。しかしながら、一般的に分子量が増加すると、蒸着プロセスでより高温の処理が必要となり、材料の分解が起こること、嵩高くなることで電荷移動度が減少し、発光効率が低下することなどが問題となっている。
本発明は、上記した従来の問題に鑑み、アモルファス膜形成性及び耐熱性(膜安定性)に優れ、有機EL素子用材料等への使用に適したアミン誘導体及びこれを用いた有機EL素子を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、鋭意検討した結果、下記一般式(1)で表される構造を有するアミン誘導体が有機EL素子用材料として優れた特性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記<1>〜<5>に記載の事項をその特徴とするものである。
<1>下記一般式(1)
Figure 0005162912
で表されることを特徴とするアミン誘導体。
(式中、
Xは、下記一般式(2)〜(9)
Figure 0005162912
Figure 0005162912
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の中から、それぞれ独立に選択される置換基(ただし、YおよびYは、それぞれ独立に−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR(ただし、R〜Rは水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)からなる群から選択される置換基であり、YおよびYが互いに結合し環構造を形成しても良く、また、Aは、一価の陰イオンを表す。)であり、
およびVは、それぞれ独立に−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR(ただし、R〜Rは水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)からなる群から選択される置換基であり、VとYまたはVとYのどちらか一方または両方がともに環構造を形成し、また、二つの環が一つ以上の原子を共有しても良く、
は、−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR(ただし、R〜Rは水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)からなる群から選択される、構造上置換可能な位置に0〜2つ結合する置換基であり、それぞれは同一であっても異なっていてもよく、
、m、nは、それぞれ独立に0又は1で、l+m+nが1以上であり、
、m、nは、それぞれ独立に0〜9の整数で、l+m+nが0以上9以下であり、
〜Zは、単結合、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリーレン基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリーレン基を表し(ただし、l、mまたはnが0のとき、対応するZ〜Zは、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)、また、互いに結合し、環構造を形成してもよく、
〜Eは、それぞれ独立に−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR、−SiR又は−NR10(ただし、R〜R10は、水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基を表す)からなる群から選択される置換基である。)
<2>一般式(1)のXが一般式(2)であり、VとYまたはVとYのどちらか一方、もしくは両方が5〜8員環構造を形成していることを特徴とする上記<1>に記載のアミン誘導体。
<3>一般式(1)のXが一般式(7)であり、VとYが5〜8員環構造を形成していることを特徴とする上記<1>に記載のアミン誘導体。
<4>一般式(1)のXとして、一般式(2)及び一般式(7)を含み、VとYまたはVとYのどちらか一方、もしくは両方が5〜8員環構造を形成していることを特徴とする上記<1>に記載のアミン誘導体。
<5>上記<1>〜<4>のいずれかに記載のアミン誘導体を用いて作製された有機エレクトロルミネッセンス素子。
本発明のアミン誘導体は、良好な正孔移動度、熱安定性、アモルファス膜形成能を示すため、例えば、有機EL素子用材料として好適であり、それゆえ、これを用いた本発明の有機EL素子は、良好な効率及び安定性(寿命)を示す。
本発明は、下記一般式(1)
Figure 0005162912
で示されるアミン誘導体をその特徴とするものである。
以下、上記一般式(1)で示されるアミン誘導体についてより詳細に説明するが、本発明は、以下の記載に制限されるものではない。
上記一般式(1)におけるXは、下記一般式(2)〜(9)
Figure 0005162912
Figure 0005162912
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Figure 0005162912
Figure 0005162912
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Figure 0005162912
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の中から、それぞれ独立に選択される置換基であり、一般式(2)〜(9)中のYおよびYは、それぞれ独立に−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR(ただし、R〜Rは水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)からなる群から選択される置換基であり、YおよびYが互いに結合し環構造を形成しても良く、また、Aは、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、シアン化物イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオンなど、一価の陰イオンを表す。
本発明のアミン誘導体は、置換基Xを変えることにより、所望の特性を得ることができる。例えば、高い正孔輸送性を得るためには、化学的安定性及びIpの観点から、置換基Xは一般式(2)または一般式(7)であることが好ましい。また、一般式(2)のときは、隣接するフルオレンユニットとの結合位置が2,7位であることが好ましく、一般式(7)のときは、隣接するフルオレンユニットとの結合位置が3,6位であることが好ましい。置換基Xが一般式(2)であるときのフルオレンユニットの一例を一般式(10)として、置換基Xが一般式(7)であるときのフルオレンユニットの一例を一般式(11)として示す。
Figure 0005162912
Figure 0005162912
また、上記一般式(1)におけるVおよびVは、それぞれ独立に−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR(ただし、R〜Rは水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)からなる群から選択される置換基である。
また、上記一般式(1)において、VとY、VとYのどちらか一方もしくは両方は、環構造を形成する。また、二つの環は、一つ以上の原子を共有しても良い。また、VとYが形成する環と、VとYが形成する環の構造は同一でも異なっていても良い。また、VとY又はVとYの環構造は、5員環以上であればよく、特に制限はないが、化学的安定性の観点から、5〜8員環が好ましく、5〜6員環がより好ましく、6員環が特に好ましい。
また、上記一般式(1)におけるGは、−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR(ただし、R〜Rは水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)からなる群から選択される、構造上置換可能な位置に0〜2つ結合する置換基であり、それぞれは同一であっても異なっていてもよい。
また、上記一般式(1)におけるl、m、nは、それぞれ独立に0又は1で、l+m+nが1以上であり、耐熱性の観点からは2以上であることが好ましい。
また、上記一般式(1)におけるl、m、nは、それぞれ独立に0〜9の整数で、l+m+nが0以上9以下である。電荷移動度を低下させないためには、l+m+nは0〜6であることが好ましく、0〜3であることがより好ましく、0〜1であることがさらに好ましい。なお、上記一般式(1)でl、m、nで規定される繰返し単位(フルオレンユニット)の構造は、それぞれ同一であっても良いし、異なっていても良い。
また、上記一般式(1)におけるZ〜Zは、単結合、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリーレン基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリーレン基を表し(ただし、l、mまたはnが0のとき、対応するZ〜Zは、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)、また、互いに結合し、環構造を形成してもよい。
また、上記一般式(1)におけるE〜Eは、それぞれ独立に−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR、−SiR又は−NR10(ただし、R〜R10は、水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基を表す)からなる群から選択される置換基である。
ここで、上記V、V、Y、Y、G、およびE〜Eにおける上記−Rの具体例としては、例えば、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、クメニル基、ベンジル基、フェネチル基、メチルベンジル基、ジフェニルメチル基、スチリル基、シンナミル基、ビフェニル残基、ターフェニル残基、ナフチル基、アントリル基、フルオレニル基、フラン残基、チオフェン残基、ピロール残基、オキサゾール残基、チアゾール残基、イミダゾール残基、ピリジン残基、ピリミジン残基、ピラジン残基、トリアジン残基、キノリン残基、キノキサリン残基又はこれらがフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等で置換されたハロゲン置換体などを挙げることができる。
また、上記−ORの具体例としては、例えば、水酸基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、tert−ブトキシ基、オクチルオキシ基、tert−オクチルオキシ基、フェノキシ基、4−tert−ブチルフェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、9−アンスリルオキシ基などを挙げることができる。
また、上記−SRの具体例としては、例えば、メルカプト基、メチルチオ基、エチルチオ基、tert−ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、フェニルチオ基、2−メチルフェニルチオ基、4−tert−ブチルフェニルチオ基などを挙げることができる。
また、上記−OCORの具体例としては、例えば、ホルミルオキシ基、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などを挙げることができる。
また、上記−COORの具体例としては、例えば、カルボキシル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基などを挙げることができる。
また、上記−SiRの具体例としては、例えば、シリル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリフェニルシリル基などを挙げることができる。
また、上記−NR10の具体例としては、例えば、アミノ基、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N,N−ジイソプロピルアミノ基、N,N−ジブチルアミノ基、N−ベンジルアミノ基、N,N−ジベンジルアミノ基、N−フェニルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基などを挙げることができる。
上記V、V、Y及びYは、好ましくは、水素原子、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基もしくはアルコキシ基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくはアリールオキシ基であり、より好ましくは、炭素数1〜22個の直鎖、環状又は分岐アルキル基である。このような基としてより具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、クメニル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、tert−ブトキシ基、オクチルオキシ基、tert−オクチルオキシ基、フェノキシ基、4−tert−ブチルフェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、9−アンスリルオキシ基などを挙げることができる。
また、上記Gは、好ましくは、水素原子、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換あるいは未置換の炭素数6〜30個のアリール基であり、このような基として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、クメニル基などが挙げられる。
また、上記Z〜Zは、好ましくは、単結合、置換又は未置換の炭素数6〜30のアリーレン基である。アリーレン基としては、例えば、フェニレン、ビフェニル−ジイル、ターフェニル−ジイル、ナフタレン−ジイル、アントラセン−ジイル、テトラセン−ジイル、フルオレン−ジイル、フェナントレン−ジイルなどが挙げられる。なお、ヘテロアリーレン基としては、例えば、ピリジン−ジイル、ピラジン−ジイル、キノリン−ジイル、イソキノリン−ジイル、アクリジン−ジイル、フェナントロリン−ジイル、フラン−ジイル、クリセン−ジイル、ピロール−ジイル、チオフェン−ジイル、オキサゾール−ジイル、オキサジアゾール−ジイル、チアジアゾール−ジイル、トリアゾール−ジイル、ベンゾオキサゾール−ジイル、ベンゾオキサジアゾール−ジイル、ベンゾチアジアゾール−ジイル、ベンゾトリアゾール−ジイル、ベンゾチオフェン−ジイル、スピロビフルオレン−ジイルなどが挙げられる。
ただし、上記l、m、nが0のとき、対応するZ〜Zは、置換又は未置換の炭素数6〜30個のアリール基であることが好ましく、このような置換基としてフェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、クメニル基、ベンジル基、フェネチル基、メチルベンジル基、ジフェニルメチル基、スチリル基、シンナミル基、ビフェニル残基、ターフェニル残基、ナフチル基、アントリル基、フルオレニル基が挙げられる。
また、上記E〜Eは、−H、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換あるいは未置換の炭素数6〜30個のアリール基が好ましい。このような置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、クメニル基、ベンジル基、フェネチル基、メチルベンジル基、ジフェニルメチル基、スチリル基、シンナミル基、ビフェニル残基、ターフェニル残基、ナフチル基、アントリル基、フルオレニル基が挙げられる。
以下、本発明のアミン誘導体の合成方法について説明するが、本発明の化合物は、種々の当業者公知の合成法により合成することができ、以下に限定されるものではない。
(環構造の導入)
とY及びVとYへの環構造の導入は、例えば、フルオレンを出発原料とし、アルキルリチウムにより9位の水素原子を脱離させ、カルボアニオンとし、ハロゲン化アルキル等を導入し、さらにフリーデルクラフツ反応により、1位に結合させることにより、合成することができる。出発原料を変更することにより、所望の化合物が同様な手法で合成できる。
(反応性中間体の合成)
ここでは、ハロゲン、ボロン酸誘導体が置換した化合物を反応性中間体と表現する。VとY及び/又はVとYに環構造を導入した化合物の臭素化は、公知の臭素化反応で行うことができる。例えば、FeCl等の触媒存在化に、Brを共存させることで合成できる。
ボロン酸誘導体は、合成した臭素化物から、アリールハライドと(アルコキシ)ジボロンとのクロスカップリング反応(T.Ishiyama et al.J.Org.Chem.1995,60,7508)と同様な手法で合成ができる。
とY及び/又はVとYに環構造を導入した化合物の多量体は、ハロゲン化合物とボロン酸誘導体との反応、Pdを触媒とする合成法(Synthetic Communications,Vol.11,No.7,p.513(1981))と同様の手法で合成ができる。その、ハロゲン化物、ボロン酸誘導体は上記した方法と同様の方法で合成できる。
(本発明のアミン誘導体の合成法)
本発明のアミン誘導体は、特に限定しないが、例えば、ハロゲン化合物とアミン化合物とのカップリング反応、ハロゲン化合物とボロン酸誘導体とのカップリング反応などで合成することができる。ハロゲン化合物とアミン化合物とのカップリング反応は、Cuを触媒とする合成法(例えば、特許文献6)や、Pdを触媒とする合成法(例えば、特許文献7)と同様な手法で合成できる。ハロゲン化合物とボロン酸誘導体との反応は、上記したPdを触媒とする合成法と同様な手法で合成できる。
本発明のアミン誘導体の具体例として、下記の表1〜9に例示化合物を示すが、本発明は、これらに制限されるものではない。
Figure 0005162912
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本発明のアミン誘導体は、有機EL素子の活性層材料として使用できる。なお、活性層とは、有機EL素子の正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層などを意味する。また、本発明のアミン誘導体は、有機EL素子の活性層材料以外にも、電子写真感光体、トランジスタ、太陽電池等の分野においても使用できる。
本発明のアミン誘導体は、特に限定されないが、適切なIpと高い正孔輸送能を有するため、有機EL素子の正孔注入層、正孔輸送層及び発光層を形成するために適用することが好ましく、有機EL素子の正孔輸送層もしくは発光層を形成するために適用することがより好ましく、有機EL素子の正孔輸送層を形成するために適用することが最も好ましい。
本発明の有機EL素子は、本発明のアミン誘導体を含む活性層を備えることをその特徴とするものであり、その構造は特に限定されない。有機EL素子の一般的な構造は、例えば、特許文献8及び9に開示されており、電極の少なくとも1つが透明であるカソード(陰極)とアノード(陽極)との間に、エレクトロルミネセント層(発光層)を含むものである。さらに、1つ以上の電子注入層及び/又は電子輸送層がエレクトロルミネセント層(発光層)とカソードとの間に挿入されているもの、1つ以上の正孔注入層及び/又は正孔輸送層がエレクトロルミネセント層(発光層)とアノードとの間に挿入されているものもある。
また、上記本発明のアミン誘導体を含む活性層は、当該アミン誘導体の他に、公知の正孔注入材料、正孔輸送材料、電子注入材料、電子輸送材料、発光材料、バインダーポリマー等が含まれていてもよい。
上記正孔注入材料、正孔輸送材料としては、例えば、銅フタロシアニン、アリールアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、カルバゾール系化合物、高分子量アリールアミン、ポリアニリン、ポリチオフェン等の材料及びそれらを高分子化した材料が例示される。
また、上記電子注入材料、電子輸送材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾキノン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、チアジアゾール誘導体、ベンゾジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、金属キレート錯体化合物等の材料及びそれらを高分子化した材料が例示される。
また、上記発光材料としては、アリールアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、キナクリドン誘導体、ピラゾリン誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン誘導体、スチルベン誘導体、クマリン誘導体、ナフタレン誘導体、金属キレート錯体、Ir、Pt等の中心金属を含む金属錯体などの材料及びそれらを高分子化した材料、ポリフルオレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体等のポリマー材料が例示される。
また、上記バインダーポリマーとしては、例えば、特性を著しく低下させないものであればよく、特に限定されないが、例えば、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリールエーテル、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサン等の材料が例示される。
また、上記本発明のアミン誘導体を含む活性層を形成する方法は、特に限定されず、例えば、真空蒸着などにより基体にアミン誘導体またはこれを含む材料の薄膜を形成し、必要に応じて積層するなど、公知の方法を適用することができる。
また、本発明の有機EL素子は、本発明のアミン誘導体を含む活性層の他に、本発明のアミン誘導体以外の、上記の公知材料を含む活性層を備えていてもよい。
また、本発明の有機EL素子における活性層の膜厚は、特に限定されないが、10〜100nmであることが好ましく、より好ましくは20〜60nm、さらに好ましくは20〜40nmである。
また、本発明の有機EL素子におけるカソードを形成する材料としては、例えば、Li、Ca、Mg、Al、In、Cs、Ba、Mg/Ag、LiF、CsF等の金属又は金属合金であることが好ましい。また、本発明の有機EL素子におけるアノードを形成する材料としては、透明基体(例えば、ガラス又は透明ポリマー)上に、金属(例えば、Au)又は金属導電率を有する他の材料、例えば、酸化物(例えば、ITO:酸化インジウム/酸化錫、ZnO:酸化亜鉛、IZO:酸化インジウム/酸化亜鉛など)を使用することができる。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
<アミン誘導体の原料(中間体)合成>
Figure 0005162912
(中間体aの合成)
窒素雰囲気下、フルオレン(0.3mol)をテトラヒドロフラン(500mL)に溶解し、−78℃に冷却し、溶液を攪拌させながら、2.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液(0.3mol)を加えた。この溶液を室温に戻し、30分放置し、再び−78℃に冷却し、ヨードメタン(0.3mol)を加え30分攪拌した後、室温に戻した。この反応溶液を再び−78℃に冷却し、2.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液(0.3mol)を加えた。この溶液を室温に戻し、30分放置し、再び−78℃に冷却し、次いで、1,3−ジブロモプロパン(0.3mol)を注入し、1時間攪拌を続けた。この溶液を空気下で、水を加えた後、テトラヒドロフランを留去した。反応物にさらに水を加えて酢酸エチルで抽出を行い。水洗、硫酸マグネシウムで乾燥後、酢酸エチルを留去して、中間体aを59.6g得た(収率66.0%)。
(中間体bの合成)
窒素雰囲気下、中間体a(0.15mol)をヘキサン(450mL)に溶解し、室温で塩化アルミニウム(0.35mol)を加えた。4時間攪拌後、ヘキサンをデカンテーションで除き、残った油状成分を、さらにヘキサンを加えて2回洗浄した。油状物に酢酸エチル(100ml)を加えて溶解し、氷冷下に氷で分解した。酢酸エチルで抽出、水洗して、硫酸マグネシウムで乾燥後、酢酸エチルを留去してシリカゲルカラムによる精製を行い、中間体bを25.6g得た(収率77.5%)。FAB−MS(m/z)220。
Figure 0005162912
(中間体cの合成)
窒素雰囲気下、中間体b(50mmol)、塩化鉄(III)(1.8mmol)及び酪酸ヒドロキシトルエン(0.27mmol)を酢酸エチル(50ml)と水(10ml)に加え、さらに臭素(125mmol)を加え、24時間室温で攪拌した。水をさらに加え、酢酸エチルで抽出し、水洗して、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラム、アルミナカラムの順で精製し、中間体cを6.1g得た(収率32.3%)。FAB−MS(m/z)377。
(中間体dの合成)
窒素雰囲気下、中間体b(25mmol)、塩化鉄(III)(0.9mmol)及び酪酸ヒドロキシトルエン(0.14mmol)を、酢酸エチル(20ml)と水(5ml)に加え、さらに臭素(30mmol)を加え、2時間室温で攪拌した。水をさらに加え、酢酸エチルで抽出し、水洗して、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラム、アルミナカラムの順で精製し、中間体dを2.4g得た(収率32.1%)。FAB−MS(m/z)298。
(中間体eの合成)
窒素雰囲気下、中間体c(2.7mmol)、ビス(ピナコラート)ジボロン(6.8mmol)、酢酸カリウム(14.3mmol)及びPd(dppf)Cl(0.08mmol)を、ジメチルホルムアミド(12ml)に加え、窒素を吹き込みながら95℃で加熱した。8時間の加熱後、水を加え酢酸エチルで抽出した。水洗して、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラムで精製し、中間体eを0.58g得た(収率45.5%)。FAB−MS(m/z)472。
(中間体fの合成)
窒素雰囲気下、中間体d(2.0mmol)、ビス(ピナコラート)ジボロン(2.5mmol)、酢酸カリウム(10.6mmol)及びPd(dppf)Cl(0.06mmol)を、ジメチルホルムアミド(10ml)に加え、窒素を吹き込みながら95℃で加熱した。8時間の加熱後、水を加え酢酸エチルで抽出した。水洗して、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラムで精製し、中間体fを0.36g得た(収率52.0%)。FAB−MS(m/z)346。
Figure 0005162912
(中間体gの合成)
窒素雰囲気下、中間体d(13.2mmol)、中間体e(6mmol)、Pd(PPh(0.12mmol)及びジカプリルメチルアンモニウムクロリド(3%)のトルエン溶液(60ml)に、2MのKCO水溶液(40ml)を加え、攪拌しながら、24時間還流した。反応溶液を室温に戻し、有機層を水洗して、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラムで精製し、中間体gを3.21g得た(収率81.4%)。
(中間体hの合成)
中間体g(1.5mmol)、塩化鉄(III)(0.05mmol)及び酪酸ヒドロキシトルエン(0.01mmol)を酢酸エチル(20ml)と水(5ml)に加え、さらに臭素(1.8mmol)を加え、4時間室温で攪拌した。水をさらに加え、トルエンで抽出し、水洗して、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラム、アルミナカラムの順で精製し、中間体hを0.31g得た(収率28.4%)。FAB‐MS(m/z)734。
<アミン誘導体の合成>
(実施例1)
(アミン誘導体Aの合成)
Figure 0005162912
窒素雰囲気下、中間体d(10mmol)、N,N−ジフェニルアミン(30mmol)、NaOBu(30mmol)、Pd(dba)(0.3mmol)及びP(t―Bu)(1.2mmol)をキシレン(40ml)に加え、120℃で6時間加熱攪拌した。反応終了後、水を加え、有機層を水で洗浄し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、シリカゲルカラムで精製し、アミン誘導体A(表1の化合物(2))を2.41g得た(収率62.2%)。FAB−MS(m/z):387。元素分析:理論値C,89.88;H,6.50;N,3.61。実測値C,89.7;H,6.5;N,3.6。
(実施例2)
(アミン誘導体Bの合成)
Figure 0005162912
窒素雰囲気下、中間体d(4mmol)、アニリン(1.6mmol)、炭酸カリウム(9mmol)、銅(4mmol)及び18−クラウン−6(0.2mmol)をメシチレン(20ml)に加え、160℃で24時間攪拌した(特開2004−063277号公報及び城田先生F2PAを参考(メシチレンの量が記載無し&17010時間加熱→メシチレン20ml&160℃24時間に変更))。反応終了後、トルエンを加え抽出し、水洗して、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し、シリカカラムで精製し、アミン誘導体B(表6の化合物(92))を0.49g得た(収率23.1%)。FAB−MS(m/z):529。元素分析:理論値C,90.70;H,6.66;N,2.64。実測値C,90.5;H,6.7;N,2.6。
(実施例3)
(アミン誘導体Cの合成)
Figure 0005162912
窒素雰囲気下、中間体f(8mmol)、4−ブロモ−N,N−ビス(4−ブロモフェニル)アニリン(2mmol)、Pd(PPh(0.3mmol)及びジカプリルメチルアンモニウムクロリド(3%)のトルエン溶液(29ml)に、2MのKCO水溶液(21ml)を加え、攪拌しながら、24時間還流した。反応溶液を室温に戻し、有機層を水で洗浄し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、シリカゲルカラムで精製し、アミン誘導体C(表9の化合物(142))を1.25g得た(収率69.6%)。FAB−MS(m/z):899。元素分析:理論値C,92.06;H,6.38;N,1.56。実測値C,91.8;H,6.4;N,1.6。
<有機EL素子の作製と評価>
(実施例4)
10‐5Paの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着法にて、ITOを1.6mm幅にパターンニングしたガラス基板上に、CuPc層(10nm)、α−NPD層(30nm)、アミン誘導体の例示化合物(92)とIr(ppy)を重量比95/5で共蒸着した層(30nm)、BCP層(10nm)、Alq層(30nm)を順に形成し、さらにAlq層上に、陰極層としてLiF層を1nm、Al層を150nm蒸着した。
陰極形成後、大気開放することなく、乾燥窒素環境中にITO基板を移動し、0.7mmの無アルカリガラスに0.4mmのザグリを入れた封止ガラスとITO基板を、光硬化性エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることにより封止を行い、有機EL素子を作製した。以後の実験は大気中、室温で行った。
この有機EL素子のITOを正極、LiF/Alを陰極として電圧を印加して発光効率を測定したところ、20.2lm/Wであった。なお、電流電圧特性はヒューレットパッカード社製の微小電流計4140Bで測定し、発光輝度はトプコン社製SR−3で測定した。
また、初期発光輝度1000cd/mで定電流駆動させ、発光輝度が半減する時間を寿命として測定したところ、930時間であった。
Figure 0005162912
Figure 0005162912
Figure 0005162912
(比較例1)
例示化合物(92)の代わりに、下記式(19)に示したCBPを用いた以外は、実施例4と同様にして有機EL素子を作製し、発光効率及び寿命測定を行った。その結果、発光効率は19.2lm/W、寿命は450時間であった。
Figure 0005162912
(実施例5)
10‐5Paの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着法にて、ITOを1.6mm幅にパターンニングしたガラス基板上に、CuPc層(15nm)、アミン誘導体の例示化合物(89)の層(75nm)、Alq層(50nm)を順に形成し、さらにAlq層上に、陰極層としてLiF層を1nm、Al層を150nm形成した。
陰極形成後、大気開放することなく、乾燥窒素環境中にITO基板を移動し、0.7mmの無アルカリガラスに0.4mmのザグリを入れた封止ガラスとITO基板を、光硬化性エポキシ樹脂を用いて貼り合わせることにより封止を行い、有機EL素子を作製した。以後の実験は大気中、室温で行った。
この有機EL素子のITOを正極、LiF/Alを陰極として電圧を印加して発光効率を測定したところ、1.31lm/Wであった。なお、電流電圧特性はヒューレットパッカード社製の微小電流計4140Bで測定し、発光輝度はトプコン社製SR−3で測定した。
また、初期発光輝度1000cd/mで定電流駆動させ、発光輝度が半減する時間を寿命として測定したところ、110時間であった。
(比較例2)
例示化合物(89)の代わりに、下記式(21)に示したTPACを用いた以外は、実施例5と同様にして有機EL素子を作製し、発光効率及び寿命測定を行った。その結果、発光効率は0.92lm/W、寿命は30時間であった。
Figure 0005162912

Claims (2)

  1. 下記一般式(1)
    Figure 0005162912
    で表されることを特徴とするアミン誘導体。
    (式中、
    Xは、下記一般式(2)
    Figure 0005162912
    であり(ただし、YおよびYは、それぞれ独立に−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR(ただし、R〜Rは水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)からなる群から選択される置換基である。)
    およびVは、それぞれ独立に−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR(ただし、R〜Rは水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)からなる群から選択される置換基であり、VとYまたはVとYどちらか一方は6員環構造を形成しており
    は、−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR(ただし、R〜Rは水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)からなる群から選択される、構造上置換可能な位置に0〜2つ結合する置換基であり、それぞれは同一であっても異なっていてもよく、
    、m、nは、それぞれ独立に0又は1で、l+m+nが1以上であり、
    、m、nは、それぞれ独立に0〜9の整数で、l+m+nが0以上9以下であり、
    〜Zは、単結合、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリーレン基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリーレン基を表し(ただし、l、mまたはnが0のとき、対応するZ〜Zは、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基もしくは炭素数2〜30個のヘテロアリール基を表す)、また、互いに結合し、環構造を形成してもよく、
    〜Eは、それぞれ独立に−H、−R、−OR、−SR、−OCOR、−COOR又は−SiR(ただし、R は、水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換又は未置換の、炭素数1〜22個の直鎖、環状もしくは分岐アルキル基、置換又は未置換の、炭素数6〜30個のアリール基を表す)からなる群から選択される置換基である。)
  2. 請求項に記載のアミン誘導体を用いて作製された有機エレクトロルミネッセンス素子。
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