JP4256625B2

JP4256625B2 - ヘテロ環化合物及びそれを用いた発光素子

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Publication date: 2009-04-22
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規ヘテロ環化合物及びそれを用いた発光素子に関し、より詳細には、電気エネルギーを光に変換して発光できる発光素子用材料として有用な新規ヘテロ環化合物、及び表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信デバイスなどの分野に好適に使用できる発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、研究開発が行なわれている種々の発光素子の中で、有機電界発光（ＥＬ）素子は、低電圧駆動で高輝度の発光が得られることから、近年活発な研究開発が行なわれている。
【０００３】
発光素子においては、蛍光性化合物の種類を変えることにより所望の波長の光を取り出すことが可能であるが、電子輸送材料としてトリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ）を用いた場合、高輝度を得るために駆動電圧を高くすると、ドープした蛍光性化合物の発光の他にＡｌｑの緑色発光が観測されてくるため、青色を発光させる場合には色純度の低下が問題になり、色純度を低下させないホスト材料の開発が望まれている。
【０００４】
色純度の低下を改良するものとして、特開平１０−９２５７８号公報、米国特許第５７６６７７９号明細書に、特定のインドール誘導体が開示されているが、記載の化合物では高輝度発光のためには駆動電圧を高くする必要があるなどの問題があり、低電圧で高輝度発光可能な化合物の開発が望まれていた。
また、ＥＰ１１７５１２８Ａ２号には、ホスト材料としてカルバゾール誘導体を用いた発光素子が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、各種電子デバイス等に有用な化合物を提供することにある。
本発明の第２の目的は、発光特性が良好であり、また繰り返し使用時や、高温保存下おける保存耐久性に優れた発光素子を提供することにある。
本発明の第３の目的は、色純度に優れた発光素子、及びそれを可能にする発光素子用材料として有用な化合物を提供することにある。
本発明の第４の目的は、高い量子収率を有する遷移金属錯体をドープすることにより、高効率、高輝度発光可能なホスト材料として有用な化合物を提供することにある。
本発明の第５の目的は、塗布方式で作製した場合であっても、高輝度、高効率発光可能な発光素子、及びそれを可能にする発光素子用材料として有用な化合物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、以下の手段によって達成された。
【０００７】
（１）下記一般式（ＩＩ）で表される化合物。
【００１１】
【化３】

【００１２】
一般式（II）中、Ｒ₂₁₁、Ｒ₂₁₂、Ｒ₂₂₁、Ｒ₂₂₂、Ｒ₂₃₁及びＲ₂₃₂は、メチル基を表す。Ｒ₂₁₃、Ｒ₂₂₃及びＲ₂₃₃は、それぞれ水素原子又はアルキル基を表す。Ｒ₂₁₄、Ｒ₂₂₄及びＲ₂₃₄は、それぞれれ炭素数１〜１０のアルキル基を表す。Ｙ₂₁、Ｙ₂₂及びＹ₂₃はそれぞれＣＨ又はＮを表す。
【００１３】
（２）前記一般式（ＩＩ）におけるＲ ₂₁₄ 、Ｒ ₂₂₄ 及びＲ ₂₃₄ が、それぞれメチル基、エチル基、ｉｓｏ−プロピル基、又はｔｅｒｔ−ブチル基を表す前記（１）に記載の化合物。
（３）一対の電極間に、発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層を有する発光素子において、前記発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層の少なくとも一層が、前記（１）又は（２）に記載の化合物の少なくとも一種を含有する層であることを特徴とする発光素子。
【００１４】
（４）前記発光層に、前記（１）又は（２）に記載の化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする前記（３）に記載の発光素子。
（５）前記発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層の少なくとも一層が、前記（１）又は（２）に記載の化合物の少なくとも一種をポリマーに分散してなる層であることを特徴とする前記（３）に記載の発光素子。
【００１５】
（６）前記発光層と陽極との間の少なくとも一層が、前記（１）又は（２）に記載の化合物の少なくとも一種を含有する層であることを特徴とする前記（３）に記載の発光素子。
【００１６】
（７）前記発光層が青色発光層を含み、かつ該青色発光層と陽極との間の少なくとも一層が、前記（１）又は（２）に記載の化合物の少なくとも一種を含有する層であることを特徴とする前記（３）に記載の発光素子。
【００１７】
（８）前記発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層の少なくとも一層が、前記（１）又は（２）に記載の化合物の少なくとも一種を含有する層であり、かつ該層がさらに青色発光材料を含有することを特徴とする前記（３）に記載の発光素子。
【００１８】
（９）前記発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層の少なくとも一層が、前記（１）又は（２）に記載の化合物の少なくとも一種を含有する層であり、かつ該層がさらに遷移金属錯体を含有することを特徴とする前記（３）に記載の発光素子。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２０】
［ヘテロ環化合物］
まず、本発明の化合物について説明する。
本発明の化合物は、下記一般式（ＩＩ）で表されることを特徴とする。
【００３６】
【化６】

【００３７】
一般式（II）中、Ｒ₂₁₁、Ｒ₂₁₂、Ｒ₂₂₁、Ｒ₂₂₂、Ｒ₂₃₁及びＲ₂₃₂は、メチル基を表す。Ｒ₂₁₃、Ｒ₂₂₃及びＲ₂₃₃は、それぞれ水素原子又はアルキル基を表す。Ｒ₂₁₄、Ｒ₂₂₄及びＲ₂₃₄は、それぞれ炭素数１〜１０のアルキル基を表す。Ｙ₂₁、Ｙ₂₂及びＹ₂₃はそれぞれＣＨ又はＮを表す。
【００３８】
一般式（II）で表される化合物について詳述する。
一般式（II）において、Ｒ₂₁₁、Ｒ₂₁₂、Ｒ₂₂₁、Ｒ₂₂₂、Ｒ₂₃₁及びＲ₂₃₂は、メチル基である。
【００３９】
Ｒ₂₁₃、Ｒ₂₂₃及びＲ₂₃₃は、ぞれぞれ水素原子又はアルキル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜１０、より好ましくは炭素数１〜５であり、例えばメチル、エチル、ｉｓｏ―プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロヘキシルなどが挙げられる）を表し、好ましくは水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基であり、更に好ましくは水素原子又はメチル基である。
【００４０】
Ｒ₂₁₄、Ｒ₂₂₄及びＲ₂₃₄は、炭素数１〜１０のアルキル基を表し、例えばメチル、エチル、ｉｓｏ―プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｔｅｒｔ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロヘキシルなどが挙げられる。
Ｒ ₂₁₄ 、Ｒ ₂₂₄ 及びＲ ₂₃₄ として好ましくは、炭素数１〜１０の無置換のアルキル基であり、更に好ましくはメチル、エチル、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチルである。
【００４１】
Ｙ₂₁、Ｙ₂₂及びＹ₂₃は、ぞれぞれＣＨ又はＮを表し、より好ましくはＹ₂₁、Ｙ₂₂及びＹ₂₃が同時にＣＨを表す場合、及びＹ₂₁、Ｙ₂₂及びＹ₂₃が同時にＮを表す場合であり、更に好ましくはＹ₂₁、Ｙ₂₂及びＹ₂₃が同時にＣＨを表す場合である。
【００４２】
前記一般式（ＩＩ）で表される化合物（以下、「本発明の化合物」と総称することがある）は、正孔注入材料、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料、電子注入材料、ホスト材料等の発光素子用材料として機能するものであることが好ましく、複数の機能を併せ持っていてもよい。
本発明の化合物は、正孔注入輸送材料、及び/又はホスト材料として使用することが好ましく、ホスト材料として使用することがより好ましい。
また、本発明の化合物は上記用途以外に、各種電子デバイス（電子写真用途等）、イメージング用材料（ハロゲン化銀写真感光材料等）などに用いることができる。
【００４３】
以下に本発明の化合物の具体例を示すが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００４４】
【化７】

【００４５】
【化８】

【００４６】
【化９】

【００４８】
【化１１】

【００４９】
【化１２】

【００５０】
【化１３】

【００５１】
【化１４】

【００５２】
本発明の化合物は、公知の方法で合成することができる。最も一般的には、カルバゾール化合物に関してはアリールヒドラジンとシクロヘキサン誘導体との縮合体のアザーコープ転位反応の後、脱水素芳香族化による合成（Ｌ．Ｆ．Ｔｉｅｚｅ，Ｔｈ．Ｅｉｃｈｅｒ著、高野、小笠原訳、精密有機合成、３３９頁（南江堂刊））が挙げられる。また、得られたカルバゾール化合物とハロゲン化アリール化合物のパラジウム触媒を用いるカップリング反応に関してはテトラヘドロン・レターズ３９巻６１７頁（１９９８年）、同３９巻２３６７頁（１９９８年）及び同４０巻６３９３頁（１９９９年）等に記載の方法が挙げられる。反応温度、反応時間については特に限定されることはなく、前記文献に記載の条件が適用できる。
【００５３】
［発光素子］
本発明の発光素子について説明する。
本発明の発光素子は、陽極と陰極からなる一対の電極間に、発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層を有する発光素子において、前記発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層の少なくとも一層が、前記した本発明の化合物の少なくとも一種を含有する層であることを特徴とする。
【００５４】
また、本発明の発光素子としては、以下のような態様であることが好ましい。前記発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層の少なくとも一層が、本発明の化合物の少なくとも一種をポリマーに分散してなる層であることが好ましい。上記ポリマーとしては、後述する有機化合物層の各層の説明におけるポリマーが好適に挙げられる。
【００５５】
前記発光層と陽極との間の少なくとも一層が、本発明の化合物の少なくとも一種を含有する層であることが好ましい。
【００５６】
前記発光層が青色発光層を含み、かつ該青色発光層と陽極との間の少なくとも一層が、本発明の化合物の少なくとも一種を含有することが好ましい。
【００５７】
前記発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層の少なくとも一層が、本発明の化合物を含有する層であり、かつ該層がさらに青色発光材料を含有することが好ましい。なお、本発明に適用可能な発光材料の詳細については後述する。
【００５８】
前記、発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層の少なくとも一層が、本発明の化合物を含有する層であり、かつ該層がさらに遷移金属錯体を含有することが好ましい。
【００５９】
−遷移金属錯体−
本発明において、遷移金属錯体とは、例えば「錯体化学の基礎ウエルナー錯体と有機金属錯体」講談社渡部正利、矢野重信、碇屋隆雄著１９８９年発行、「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社山本明夫著１９８２年発行等に記載されている化合物群の総称と同義である。
【００６０】
前記遷移金属錯体の金属の種類及び価数は、特に限定されない。金属錯体の配位子は金属錯体を形成し得るものであれば、特に問わない。配位子としては、種々の公知の配位子があるが、例えば「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 Springer-Verlag社 H.Yersin著１９８７年発行、「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社山本明夫著１９８２年発行等に記載の配位子が挙げられる。例えば、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば２−フェニルピリジン、ビピリジル、フェナントロリンなど）、ジケトン配位子（アセチルアセトンなど）、リン配位子（トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリメチルホスファイトなど）、イソシアニド配位子（ｔ−ブチルイソシアニドなど）及び一酸化炭素配位子などである。
【００６１】
前記遷移金属錯体の配位子の種類は１種類でもよいし、複数の種類があってもよい。また、本発明における遷移金属錯体の炭素数は、好ましくは５〜１００、より好ましくは１０〜６０、さらに好ましくは１２〜４０である。
【００６２】
前記遷移金属錯体は、中性であってもよいし、イオンであってもよい。本発明における遷移金属錯体がイオンの場合、このイオンとその電荷を中和する対イオンからなる。対イオンは特に限定されないが、例えば「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房山本明夫著１９８２年発行などに記載の対イオンが挙げられる。
【００６３】
前記遷移金属錯体は繰り返し単位をひとつ有する、いわゆる低分子化合物であってもよく、また繰り返し単位を複数個有する、いわゆるオリゴマー化合物、ポリマー化合物（質量平均分子量（ポリスチレン換算）は好ましくは１０００〜５００００００、より好ましくは２０００〜１００００００、更に好ましくは３０００〜１０００００である）であってもよい。また、前記遷移金属錯体は、錯体中に遷移金属原子を１つ有していてもよいし、また２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。また複数の金属原子を同時に含有していてもよい。
【００６４】
本発明に用いる前記遷移金属錯体としては、発光性を有するものが好ましく、発光効率の点で特にりん光発光性化合物が好ましい。りん光発光性化合物とは、三重項励起子から発光する化合物を意味する。りん光発光性化合物は、りん光発光を利用しているため、一重項励起子から得られる蛍光発光を利用したものより発光効率が高い。りん光発光性化合物は特に限定されることはないが、オルトメタル化金属錯体が好ましく用いられる。
【００６５】
本発明における遷移金属錯体のうち、好ましくはオルトメタル化金属錯体であり、更に好ましくはオルトメタル化イリジウム錯体である。
【００６６】
次に、本発明で好適に用いられるオルトメタル化金属錯体及びオルトメタル化イリジウム錯体について説明する。オルトメタル化金属錯体とは、例えば「有機金属化学−基礎と応用−」ｐ１５０，２３２裳華房社山本明夫著１９８２年発行、「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 p71-p77,p135-p146 Springer-Verlag社 H.Yersin著１９８７年発行等に記載されている化合物群の総称と同義である。金属錯体の中心金属としては、遷移金属であればいずれのものも使用可能であるが、本発明では、中でも特にロジウム、白金、金、イリジウム、ルテニウム、パラジウム等を好ましく用いることができる。この中で特に好ましいものはイリジウムである。
【００６７】
前記オルトメタル化金属錯体の具体的な記載及び化合物例は、特願２０００−２５４１７１明細書の段落番号０１５２から０１８０、特願２００１−１８９５３９明細書の段落番号００５４から００５６、特願２００１−２３９２８１明細書の段落番号００４５から００４８、特願２００１−２４８１６５明細書の段落番号００８０から０１００に記載されている。
【００６８】
前記オルトメタル化金属錯体の金属の価数は特に限定されないが、イリジウムを用いる場合には３価が好ましい。また、前記オルトメタル化金属錯体の配位子は、オルトメタル化錯体を形成し得る物であれば特に問わないが、例えば、アリール基置換含窒素ヘテロ環誘導体（アリール基の置換位置は含窒素ヘテロ環窒素原子の隣接炭素上であり、アリール基としては例えばフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基などが挙げられ、含窒素ヘテロ環としては、例えば、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、フタラジン、キナゾリン、ナフチリジン、シンノリン、ペリミジン、フェナントロリン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、フェナントリジンなどが挙げられる）、ヘテロアリール基置換含窒素ヘテロ環誘導体（ヘテロアリール基の置換位置は含窒素ヘテロ環窒素原子の隣接炭素上であり、ヘテロアリール基としては例えば前記の含窒素ヘテロ環誘導体を含有する基、チオフェンー２−イル基、フリル基などが挙げられる）、７，８−ベンゾキノリン誘導体、ホスフィノアリール誘導体、ホスフィノヘテロアリール誘導体、ホスフィノキシアリール誘導体、ホスフィノキシヘテロアリール誘導体、アミノメチルアリール誘導体、アミノメチルヘテロアリール誘導体等が挙げられる。アリール基置換含窒素芳香族ヘテロ環誘導体、ヘテロアリール基置換含窒素芳香族ヘテロ環誘導体、７，８−ベンゾキノリン誘導体が好ましく、フェニルピリジン誘導体、チオフェン−２−イルピラゾール誘導体、チオフェン−２−イルトリアゾール誘導体、７，８−ベンゾキノリン誘導体がさらに好ましく、チオフェン−２−イルピラゾール誘導体、チオフェン−２−イルトリアゾール誘導体、７，８−ベンゾキノリン誘導体が特に好ましい。
【００６９】
本発明における金属錯体化合物は、オルトメタル化金属錯体を形成するに必要な配位子以外に、他の配位子を有していてもよい。他の配位子としては、種々の公知の配位子が有るが、例えば、「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 Springer-Verlag社 H.Yersin著１９８７年発行、「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社山本明夫著１９８２年発行等に記載の配位子が挙げられ、好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、含窒素ヘテロ環配位子（例えばビピリジル、フェナントロリンなど）、ジケトン配位子であり、より好ましくは塩素配位子、ビピリジル配位子である。
【００７０】
本発明における前記オルトメタル化金属錯体が有する配位子の種類は、１種類でもよいし、複数の種類があってもよい。錯体中の配位子の数としては、好ましくは１〜３種類であり、特に好ましくは１、２種類であり、さらに好ましくは１種類である。
【００７１】
本発明におけるオルトメタル化金属錯体の炭素数は、好ましくは５〜１００、より好ましくは１０〜６０、さらに好ましくは１２〜４０である。
【００７２】
本発明の発光素子の構成要素に関してさらに詳細に説明する。
上述したように、本発明の発光素子は、陽極及び陰極からなる一対の電極間に、発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層を有する素子である。該有機化合物層としては、発光層のほか正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、保護層などを有してもよく、またこれらの各層はそれぞれ他の機能を備えたものであってもよい。各層の形成にはそれぞれ種々の材料を用いることができる。
【００７３】
前記した本発明の化合物を発光素子用材料として用いる層としては、、ホール注入・輸送層、電子注入・輸送層、発光層のいずれに用いてもよいが、ホール注入・輸送層及び／又は発光層として用いることが好ましく、発光層に用いることがより好ましい。
【００７４】
本発明の化合物を含有する有機化合物層の形成方法としては、特に限定されるものではないが、抵抗加熱蒸着、電子ビーム、スパッタリング、分子積層法、コーティング法、インクジェット法、印刷法、電子写真法及び転写法などの方法が用いられ、特性面、製造面で抵抗加熱蒸着、コーティング法が好ましい。有機化合物層の詳細については後述する。
なお、本発明の発光素子は、通常、高い発光効率を得難い塗布方式により有機化合物層を形成した場合であっても、優れた効果を発揮することができるため、この方式を適用した場合にも効果が著しいといえるものである。
【００７５】
陽極について詳細に説明する。
陽極は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層などに正孔を供給するものであり、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、又はこれらの混合物などを用いることができ、好ましくは仕事関数が４ｅＶ以上の材料である。具体例としては酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられ、好ましくは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からＩＴＯが好ましい。陽極の膜厚は材料により適宜選択可能であるが、通常１０ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００７６】
陽極は、通常、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、透明樹脂基板などの上に層形成したものが用いられる。ガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分であれば特に制限はないが、ガラスを用いる場合には、通常０．２ｍｍ以上、好ましくは０．７ｍｍ以上のものを用いる。
陽極の作製には、材料によって種々の方法が用いられるが、例えばＩＴＯの場合、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法（ゾルーゲル法など）、酸化インジウムスズの分散物の塗布などの方法で膜形成される。
陽極は、洗浄その他の処理により、素子の駆動電圧を下げたり、発光効率を高めることも可能である。例えばＩＴＯの場合、ＵＶ−オゾン処理、プラズマ処理などが効果的である。
【００７７】
陰極について詳細に説明する。
陰極は、電子注入層、電子輸送層、発光層などに電子を供給するものであり、電子注入層、電子輸送層、発光層などの負極と隣接する層との密着性やイオン化ポテンシャル、安定性等を考慮して選ばれる。陰極の材料としては、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、又はこれらの混合物を用いることができ、具体例としてはアルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）又はそのフッ化物、酸化物、アルカリ土類金属（例えばＭｇ、Ｃａ等）又はそのフッ化物、酸化物、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金又はそれらの混合金属、リチウム−アルミニウム合金又はそれらの混合金属、マグネシウム−銀合金又はそれらの混合金属、インジウム、イッテリビウム等の希土類金属等が挙げられ、好ましくは仕事関数が４ｅＶ以下の材料であり、より好ましくはアルミニウム、リチウム−アルミニウム合金又はそれらの混合金属、マグネシウム−銀合金又はそれらの混合金属等である。陰極の膜厚は、材料により適宜選択可能であるが、通常１０ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。
陰極の作製には電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、コーティング法などの方法が用いられ、金属を単体で蒸着することも、二成分以上を同時に蒸着することもできる。さらに、複数の金属を同時に蒸着して合金電極を形成することも可能であり、またあらかじめ調整した合金を蒸着させてもよい。
陽極及び陰極のシート抵抗は低い方が好ましく、数百Ω／□以下が好ましい。
【００７８】
有機化合物層について詳細に説明する。
有機化合物層としては、前述のごとく、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、保護層などが挙げられる。まず、発光層について説明する。
【００７９】
発光層の材料は、電界印加時に陽極又は正孔注入層、正孔輸送層から正孔を注入することができると共に陰極又は電子注入層、電子輸送層から電子を注入することができる機能や、注入された電荷を移動させる機能、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層を形成することができるものであれば何でもよい。
【００８０】
発光層に用いる化合物としては、本発明の化合物のほか、例えばベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタルイミド、クマリン、ペリレン、ペリノン、オキサジアゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエン、スチリルアミン及びそれらの誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、８−キノリノール誘導体の金属錯体、遷移金属錯体（例えば、トリス（２ーフェニルピリジン）イリジウム（III)などのオルソメタル化錯体等)や希土類錯体に代表される各種金属錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリフルオレン等のポリマー化合物等が挙げられる。
これらの材料は単独で用いてもよいし、また２種以上を併用して用いてもよい。発光層の膜厚は特に限定されるものではないが、通常１ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００８１】
本発明における発光層は、発光材料以外に、高分子化合物、より好ましくは樹脂成分を含有してもよい。該樹脂成分としては例えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリブタジエン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。該発光層の形成方法としてコーティング法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）を用いた場合、発光材料と高分子化合物（樹脂成分）と共に溶解又は分散することができるため、製膜が容易になる。
【００８２】
本発明の化合物を、上記発光材料と共存させる場合の発光材料との混合比率としては、本発明の化合物の質量比で０．１〜９５％が好ましく、０．１〜３０％がより好ましく、０．１〜１０％が最も好ましい。
【００８３】
発光層の形成方法は、特に限定されるものではないが、抵抗加熱蒸着、電子ビーム、スパッタリング、分子積層法、コーティング法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）、インクジェット法、印刷法、ＬＢ法、電子写真法及び転写法などの方法が用いられ、好ましくは抵抗加熱蒸着、コーティング法である。
【００８４】
正孔注入層、正孔輸送層の材料は、陽極から正孔を注入する機能、正孔を輸送する機能、陰極から注入された電子を障壁する機能のいずれかを有しているものであればよい。その具体例としては、本発明の化合物のほか、カルバゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、イミダゾール、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン及びそれらの誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポリフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー等が挙げられる。これらの材料は単独で用いてもよいし、また２種以上を併用して用いてもよい。
【００８５】
正孔注入層、正孔輸送層の膜厚は特に限定されるものではないが、通常１ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。正孔注入層、正孔輸送層は上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【００８６】
正孔注入層、正孔輸送層の形成方法としては、真空蒸着法やＬＢ法、前記正孔注入輸送剤を溶媒に溶解又は分散させてコーティングする方法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）、インクジェット法、印刷法、電子写真法及び転写法などが用いられる。
コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解又は分散することができ、樹脂成分としては例えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリブタジエン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。
【００８７】
電子注入層、電子輸送層の材料は、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入された正孔を障壁する機能のいずれか有しているものであればよい。好ましくは電子注入層及び／又は電子輸送層に本発明の化合物を含有するものであるが、本発明の化合物の他の材料を用いることもできる。その具体例としては、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン及びそれらの誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン及びそれの誘導体、８−キノリノール及びその誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体等が挙げられる。これらの材料は単独で用いても良いし、また２種以上を併用して用いても良い。電子注入層、電子輸送層の膜厚は特に限定されるものではないが、通常１ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。電子注入層、電子輸送層は上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【００８８】
電子注入層、電子輸送層の形成方法としては、真空蒸着法やＬＢ法、前記電子注入輸送剤を溶媒に溶解又は分散させてコーティングする方法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）、インクジェット法、印刷法、転写法及び電子写真法などが用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解又は分散することができ、樹脂成分としては例えば、正孔注入輸送層の場合に例示したものが適用できる。
【００８９】
保護層の材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。その具体例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ｙ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 等の金属酸化物、ＭｇＦ₂ 、ＬｉＦ、ＡｌＦ₃ 、ＣａＦ₂ 等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質等が挙げられる。
【００９０】
保護層の形成方法についても特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、インクジェット法、印刷法及び転写法などを適用できる。
【００９１】
本発明の発光素子は、本発明の化合物を利用する素子であればシステム、駆動方法利用形態など特に問わないが、本発明化合物を発光材料と共存させ発光層のホストとして利用するか、発光材料とは共存せずに、ホール輸送層に電荷輸送材料として利用するものが好ましく、本発明の化合物は発光層中に含有することが好ましい。代表的な発光素子として有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を挙げることができる。
【００９２】
本発明の発光素子は、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信デバイスなどの分野に好適に使用できる。
【００９３】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００９４】
〔合成例１〕
（例示化合物（Ｈ−１）の合成）
本発明の化合物である例示化合物（Ｈ−１）は、以下のように合成した。
【００９５】
【化１５】

【００９６】
＜化合物（３）の合成＞
３ツ口フラスコに化合物（２）３１．８ｇ、酢酸１２０ｍｌを入れ、加熱還流下にて撹拌しながら化合物（１）３０．９ｇを酢酸５０ｍｌに溶解したものを１０分かけて滴下した。この後そのまま加熱還流下にて１時間撹拌した後、室温まで冷却し、６００ｇの氷にあけて、析出した結晶を吸引濾過し、乾燥した。このものをイソプロピルアルコール３００ｍｌにて再結晶して、目的の化合物（３）４８．２ｇを得た（収率１００％）。
【００９７】
＜化合物（４）の合成＞
化合物（３）４８．２ｇにパラジウム/炭素（１０％）（水含率５０％）５ｇ、メシチレン３００ｍｌを添加して加熱還流下にて７時間撹拌した後、室温まで冷却し、ここへクロロホルム４００ｍｌを添加して撹拌した後、吸引濾過した。濾液をロータリーエバポレーターで濃縮して、得られた残留物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製して、目的の化合物（４）４５．１ｇを得た（収率９５％）。
【００９８】
＜例示化合物（Ｈ−１）の合成＞
３つ口フラスコに炭酸ルビジウム２５．４ｇ、化合物（５）３．１５ｇ、酢酸パラジウム（II）０．２２５ｇ、オルトキシレン１００ｍｌを入れ、窒素雰囲気下、室温にて撹拌しながらここへトリーｔ−ブチルホスフィン０．８１ｇを添加し、そのまま３０分撹拌した。次にここへ化合物（４）８．５４ｇを添加し、加熱還流下にて７時間撹拌した後、室温まで冷却し、クロロホルム５００ｍｌと水４００ｍｌを添加して抽出し、得られたクロロホルム層を飽和食塩水１００ｍｌと水３００ｍｌからなる混合水溶液で４回洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。これをロータリーエバポレーターで残量５０ｍｌまで濃縮し、ここへメタノール５０ｍｌを添加して、析出した結晶を濾取し、乾燥して、目的の例示化合物（Ｈ−１）７．２ｇを得た（収率９２％）。
【００９９】
〔合成例２〕例示化合物（Ｈ−７）の合成
本発明の化合物である例示化合物（Ｈ−７）は、以下のように合成した。
【０１００】
【化１６】

【０１０１】
３ツ口フラスコに水素化ナトリウム（含率６０％）５．７６ｇ、テトラヒドロフラン３００ｍｌを入れ、アルゴン雰囲気下、室温にて撹拌しながらここへ化合物（４）３４．１ｇを１０分かけて添加し、そのまま１５分撹拌し、更に過熱還流条件にて１時間撹拌した。このものを氷冷下にて冷却しながらここへ化合物（６）７．３８ｇを１０分かけて添加し、室温まで昇温しながら２時間撹拌し、更にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド２００ｍｌを添加して外温１２０℃にて３時間過熱撹拌した。このとき溶媒を３００ｍｌ留去した。その後、室温まで放冷し、酢酸エチル５００ｍｌ、水５００ｍｌを添加して撹拌し、吸引濾過をして、目的の例示化合物（Ｈ−７）２９．５ｇを得た（収率９４％）。
【０１０２】
〔合成例３〕例示化合物Ｈ−８の合成
本発明の化合物である例示化合物（Ｈ−８）は、以下のように合成した。
【０１０３】
【化１７】

【０１０４】
＜化合物（７）の合成＞
３ツ口フラスコに水素化ナトリウム（含率６０％）８．８０ｇ、テトラヒドロフラン５００ｍｌを入れ、アルゴン雰囲気下、室温にて撹拌しながらここへ化合物（４）５２．２ｇを１０分かけて添加し、そのまま１５分撹拌し、更に過熱還流条件にて１時間撹拌した。このものを氷冷下にて冷却しながらここへ化合物（６）１８．４ｇを２０分かけて添加し、室温まで昇温させながら２時間撹拌し、更に加熱還流下にて５時間撹拌した。室温まで放冷したのち、吸引濾過して得られた結晶を水洗、乾燥して目的の化合物（７）４９．０ｇを得た（収率８４％）。
【０１０５】
＜例示化合物（Ｈ−８）の合成＞
３ツ口フラスコに水素化ナトリウム（含率６０％）４．００ｇ、テトラヒドロフラン３００ｍｌを入れ、アルゴン雰囲気下、室温にて撹拌しながらここへ化合物（８）２７．９ｇ（化合物（８）は実施例１の化合物（４）と同様の方法にて合成した）を１０分かけて添加し、そのまま１５分撹拌し、更に過熱還流条件にて１時間撹拌した。このものを氷冷下にて冷却しながらここへ化合物（７）４９．０ｇを１０分かけて添加し、室温まで昇温しながら２時間撹拌し、更にＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド２００ｍｌを添加して外温１２０℃にて３時間過熱撹拌した。このとき溶媒を３００ｍｌ留去した。その後、室温まで放冷し、酢酸エチル５００ｍｌ、水５００ｍｌを添加して撹拌し、吸引濾過をして、目的の例示化合物（Ｈ−８）５５．５ｇを得た（収率８０％）。
【０１０６】
〔合成例４〕例示化合物（Ｈ−５）の合成
本発明の化合物である例示化合物（Ｈ−５）は、以下のように合成した。
【０１０７】
【化１８】

【０１０８】
３つ口フラスコに炭酸ルビジウム２５．４ｇ、化合物（５）３．１５ｇ、酢酸パラジウム（II）０．２２５ｇ、オルトキシレン１００ｍｌを入れ、窒素雰囲気下、室温にて撹拌しながらここへトリーｔ−ブチルホスフィン０．８１ｇを添加し、そのまま３０分撹拌した。次にここへ化合物（８）１０．１ｇを添加し、加熱還流下にて７時間撹拌した後、室温まで冷却し、クロロホルム５００ｍｌと水４００ｍｌを添加して３０分撹拌し、析出した結晶を濾取し、乾燥して、目的の例示化合物（Ｈ−５）７．２ｇを得た（収率７９％）。
【０１０９】
〔実施例１〕
洗浄した２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板上にＩＴＯを１５０ｎｍの厚さで製膜したもの（東京三容真空（株）製）を透明支持基板として用い、これをエッチング、洗浄した後、化合物Ａ約５０ｎｍ、下記表１に示すホスト材料及び発光材料からなる発光層約３６ｎｍ、並びに下記化合物Ｂ約３６ｎｍをこの順に１０^-3〜１０^-4Ｐａの真空中、室温で蒸着した。得られた有機薄膜上に発光面積が５ｍｍ×４ｍｍとなるようにパターニングしたマスクを設置し、蒸着装置内でフッ化リチウムを３ｎｍ蒸着し、更にアルミニウムを６０ｎｍ蒸着し下記表１に示す発光素子１０１〜１１６を作製した。
【０１１０】
【化１９】

【０１１１】
【化２０】

【０１１２】
得られた各発光素子に、東陽テクニカ製「ソースメジャーユニット２４００型」を用いて直流定電圧を印加して発光させ、その発光輝度をトプコン社製「輝度計ＢＭ−８」を用いて測定し、発光波長を浜松フォトニクス社製「スペクトルアナライザーＰＭＡ−１１」を用いて測定した。また、各素子をアルゴンガスで置換したオートクレーブ中に封入し、８５℃の加熱条件下３日間保存した後に、同様の輝度測定及び発光面状観察を行なった。結果を表１に示す。
【０１１３】
【表１】

【０１１４】
表１の結果から、ホスト材料として比較化合物を用いた素子１０１〜１０４では素子作製直後の輝度及び外部量子効率が低く、高温保存した後に大幅な輝度低下及びダークスポットの発生が見られるのに対し、本発明の化合物をホスト材料として用いた素子１０５〜１１６では、素子作製直後の輝度及び外部量子効率が良好であり、また高温保存した後の輝度の低下は少なく、発光面状も良好で、素子作製直後の発光特性と保存耐久性がともに優れていることがわかる。また、この傾向は発光材料がＫ−１よりもＫ−２の場合に特に顕著であることがわかる。
【０１１５】
〔実施例２〕
実施例１と同様にエッチング、洗浄したＩＴＯガラス基板上に、４０ｍｇのポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ））、１２ｍｇの２−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニルイル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）、１ｍｇの発光材料Ｋ−１を３ｍｌの１，２−ジクロロエタンに溶解した溶液をスピンコートした。このときの有機層の膜厚は約１２０ｎｍであった。次いで実施例１と同様に陰極を蒸着し、ＥＬ素子２０１を作製した。
また、下記表２に示すホスト材料（２０ｍｇ）及び発光材料（１ｍｇ）を用いたこと以外は発光素子２０１と同様の方法により発光素子２０２〜２０６を作製した。
得られた各発光素子に東陽テクニカ製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流定電圧をEL素子に印加し発光させ、その輝度をトプコン社の輝度計ＢＭ−８、また発光波長については浜松ホトニクス社製スペクトルアナライザーＰＭＡ−１１を用いて測定した。また、各素子をアルゴンガスで置換したオートクレーブ中に封入し、８５℃の加熱条件下３日間保存した後に、同様の輝度測定及び発光面状観察を行なった。その結果を表２に示す。
【０１１６】
【表２】

【０１１７】
【化２１】

【０１１８】
表２の結果から明らかなように、本発明の素子では通常発光効率が低い塗布型素子においても高い発光輝度、発光効率を示し、また、保存耐久性に関しても優れていることがわかる。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明によれば、各種電子デバイス、特に発光素子用材料として有用な化合物を提供できる。
また、本発明によれば、高い発光輝度、発光効率を示し、かつ高温下に保存した後であっても、輝度低下や発光面状の劣化のない、保存耐久性に優れた発光素子を提供できる。さらに、通常発光効率が低い塗布方式で作製した場合であっても、高輝度、高効率発光可能な発光素子を提供することができる。

Claims

下記一般式（ＩＩ）で表される化合物。

（一般式（ II ）中、Ｒ ₂₁₁ 、Ｒ ₂₁₂ 、Ｒ ₂₂₁ 、Ｒ ₂₂₂ 、Ｒ ₂₃₁ 及びＲ ₂₃₂ は、メチル基を表す。Ｒ ₂₁₃ 、Ｒ ₂₂₃ 及びＲ ₂₃₃ は、それぞれ水素原子又はメチル基を表す。Ｒ ₂₁₄ 、Ｒ ₂₂₄ 及びＲ ₂₃₄ は、それぞれ炭素数１〜１０のアルキル基を表す。Ｙ ₂₁ 、Ｙ ₂₂ 及びＹ ₂₃ はそれぞれＣＨ又はＮを表す。）
前記一般式（ＩＩ）におけるＲ ₂₁₄ 、Ｒ ₂₂₄ 及びＲ ₂₃₄ が、それぞれメチル基、エチル基、ｉｓｏ−プロピル基、又はｔｅｒｔ−ブチル基を表す請求項１に記載の化合物。
一対の電極間に、発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層を有する発光素子において、前記発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層の少なくとも一層が、請求項１又は請求項２に記載の化合物の少なくとも一種を含有する層であることを特徴とする発光素子。
前記発光層に、請求項１又は請求項２に記載の化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
前記発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層の少なくとも一層が、請求項１又は請求項２に記載の化合物の少なくとも一種をポリマーに分散してなる層であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
前記発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層の少なくとも一層が、請求項１又は請求項２に記載の化合物の少なくとも一種を含有する層であり、かつ該層がさらに青色発光材料を含有することを特徴とする請求項３に記載の発光素子。