JP6580321B2

JP6580321B2 - モノアミン誘導体、および有機エレクトロルミネッセンス素子

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Inventors: 雅嗣上野; 直也坂本
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Description

本発明は、モノアミン誘導体、および有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。

近年、有機エレクトロルミネッセンス（ＯｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：有機ＥＬ）表示装置の開発が進められている。そこで、有機ＥＬ表示装置に使用される自発光型の発光素子である有機ＥＬ素子（ＯｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅＤｅｖｉｃｅ）の開発が盛んに行われている。

有機ＥＬ素子の構造としては、例えば、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層および陰極を順に積層した積層構造が知られている。このような有機ＥＬ素子では、まず、陽極および陰極から注入された正孔および電子が発光層中において再結合することで励起子を生成し、続いて、生成された励起子が基底状態に遷移することにより発光が行われる。

ここで、有機ＥＬ素子の発光効率および発光寿命を向上させるために、各層の材料として、様々な化合物が検討されている。例えば、正孔輸送材料または正孔注入材料として、芳香族アミン誘導体などが検討されている。具体的には、特許文献１〜３には、カルバゾリル（ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）基を有するアミン（ａｍｉｎｅ）誘導体が有機ＥＬ素子の正孔輸送材料または正孔注入材料として使用可能である旨が開示されている。

米国特許出願公開第２００７／０２３１５０３号明細書国際公開第２０１２／０９１４７１号国際公開第２０１０／１１０５５３号

しかし、特許文献１〜３に開示されているアミン誘導体を用いた有機ＥＬ素子は、駆動電圧が高く、また発光効率が低いという問題点があった。そのため、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることが可能な材料化合物が求められていた。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、かつ発光効率を向上させることが可能な、新規なモノアミン（ｍｏｎｏａｍｉｎｅ）誘導体、および該モノアミン誘導体を含む有機ＥＬ素子を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、下記の一般式（１）で表されるモノアミン誘導体が提供される。

上記一般式（１）において、
Ａｒ^１およびＡｒ^２は、互いに独立して、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール（ａｒｙｌ）基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数５〜５０のヘテロアリール（ｈｅｔｅｒｏａｒｙｌ）基であり、
Ａｒ^３〜Ａｒ^５は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン（ｈａｌｏｇｅｎ）原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル（ａｌｋｙｌ）基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数５〜５０のヘテロアリール基、または任意の隣接した置換基と縮環して形成されたアリール基もしくはヘテロアリール基であり、
ｎは、０〜４の整数であり、
Ｌ^１は、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜１８のアリーレン（ａｒｙｌｅｎｅ）基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数５〜１５のヘテロアリーレン（ｈｅｔｅｒｏａｒｙｌｅｎｅ）基である。

この観点によれば、このようなモノアミン誘導体を用いることにより、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることができる。

前記Ａｒ^１および前記Ａｒ^２は、互いに独立して、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜１８のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数５〜１２のヘテロアリール基であってもよい。

この観点によれば、このようなモノアミン誘導体を用いることにより、さらに有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることができる。

前記Ａｒ^１および前記Ａｒ^２は、互いに独立して、ビフェニル（ｂｉｐｈｅｎｙｌ）基またはターフェニル（ｔｅｒｐｈｅｎｙｌ）基であってもよい。

前記Ａｒ^３〜前記Ａｒ^５は、互いに独立して、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜１２のアリール基であってもよい。

前記Ａｒ^３および前記Ａｒ^４は、互いに独立して、メチル（ｍｅｔｈｙｌ）基、またはフェニル（ｐｈｅｎｙｌ）基であってもよい。

前記Ｌ^１は、単結合、フェニレン（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）基、またはビフェニレン（ｂｉｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）基であってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記のモノアミン誘導体を発光層中に含む、有機ＥＬ素子が提供される。

この観点によれば、駆動電圧が低下し、発光効率が向上した有機ＥＬ素子が提供される。

さらに、上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、上記のモノアミン誘導体を陽極と発光層との間に配置された少なくともいずれか１つ以上の層中に含む、有機ＥＬ素子が提供される。

以上説明したように本発明によれば、駆動電圧が低下し、かつ発光効率が向上した有機ＥＬ素子を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の一構成例を示す模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．本発明の一実施形態に係るモノアミン誘導体＞
まず、本発明の一実施形態に係るモノアミン誘導体について説明する。本実施形態に係るモノアミン誘導体は、有機ＥＬ素子の正孔輸送材料および正孔注入材料として好適に用いることが可能な、下記の一般式（１）で表される化合物である。

上記一般式（１）において、
Ａｒ^１およびＡｒ^２は、互いに独立して、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数５〜５０のヘテロアリール基であり、
Ａｒ^３〜Ａｒ^５は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数５〜５０のヘテロアリール基、または任意の隣接した置換基と縮環して形成されたアリール基もしくはヘテロアリール基であり、
ｎは、０〜４の整数であり、
Ｌ^１は、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜１８のアリーレン基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数５〜１５のヘテロアリーレン基である。

なお、上記一般式（１）において、Ａｒ^１〜Ａｒ^５に含まれる置換基は、いずれも構造中にアミノ（ａｍｉｎｏ）基を有さない。すなわち、一般式（１）で表される化合物は、構造式中にアミノ基を１つだけ有するモノアミン誘導体である。

一般的に、一般式（１）で表されるモノアミン誘導体は、ジベンゾシロリル（ｄｉｂｅｎｚｏｓｉｌｏｌｙｌ）基を挟んで両側にアリールアミノ（ａｒｙｌａｍｉｎｏ）基が連結したようなジアミン（ｄｉａｍｉｎｅ）誘導体よりも、ＨＯＭＯ（ＨｉｇｈｅｓｔＯｃｃｕｐｉｅｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＯｒｂｉｔａｌ）準位が深くなる（すなわち、ＨＯＭＯ準位のエネルギー（ｅｎｅｒｇｙ）の絶対値が大きくなる）。

ここで、ジアミン誘導体などのＨＯＭＯ準位が浅い（すなわち、ＨＯＭＯ準位のエネルギーの絶対値が小さい）化合物を正孔輸送層に用いた場合、発光層の発光材料とのエネルギー障壁が大きくなることが多いため、発光層へ輸送される正孔の量が減少し、有機ＥＬ素子の発光効率が低下してしまうことが多かった。特に、発光層に青色発光材料を用いる場合、青色発光材料の多くはＨＯＭＯ準位が深いため、正孔輸送層にＨＯＭＯ準位が浅い化合物を用いることにより、発光層の青色発光材料とのＨＯＭＯ準位のギャップ（ｇａｐ）が大きくなり、発光効率が低下してしまうことが多かった。

本実施形態に係る一般式（１）で表されるモノアミン誘導体は、該モノアミン誘導体と同様の構造を含むジアミン誘導体よりもＨＯＭＯ準位が深いため、発光層の発光材料とのエネルギー障壁を小さくすることができる。そのため、本実施形態に係る一般式（１）で表されるモノアミン誘導体によれば、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることができる。

特に、本実施形態に係る一般式（１）で表されるモノアミン誘導体は、発光層が青色発光材料または緑色発光材料を含む場合に、より好適に有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る一般式（１）で表されるモノアミン誘導体は、有機ＥＬ素子において、有機ＥＬ素子の発光層と陽極との間に配置された少なくともいずれか１つ以上の層に好適に含まれる。具体的には、一般式（１）で表されるモノアミン誘導体は、有機ＥＬ素子の正孔輸送層および正孔注入層に好適に含まれる。

ただし、有機ＥＬ素子において、一般式（１）で表されるモノアミン誘導体が含まれる層は、上記例示に限定されない。例えば、一般式（１）で表されるモノアミン誘導体は、有機ＥＬ素子の陽極および陰極に挟まれた有機層のいずれに含まれていてもよく、具体的には、発光層中に含まれていてもよい。

なお、上記の一般式（１）において、Ａｒ^１およびＡｒ^２は、互いに独立して、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜１８のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数５〜１２のヘテロアリール基であることが好ましい。さらに、Ａｒ^１およびＡｒ^２は、互いに独立して、ビフェニル基またはターフェニル基であることがより好ましい。

Ａｒ^１およびＡｒ^２が上記のような置換基である場合、後述する実施例で示すように、一般式（１）で表されるモノアミン誘導体は、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることができる。

また、上記の一般式（１）において、Ａｒ^３〜Ａｒ^５は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜１２のアリール基であることが好ましい。なお、Ａｒ^３およびＡｒ^４については、互いに独立して、メチル基、またはフェニル基であることがより好ましい。

Ａｒ^３〜Ａｒ^５が上記のような置換基である場合、後述する実施例で示すように、一般式（１）で表されるモノアミン誘導体は、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることができる。

さらに、上記の一般式（１）において、Ｌ^１は、単結合、フェニレン基、またはビフェニレン基であることが好ましい。

Ｌ^１が上記のような置換基である場合、後述する実施例で示すように、一般式（１）で表されるモノアミン誘導体は、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることができる。

なお、上記の一般式（１）におけるアリール基およびヘテロアリール基の代表例としては、フェニル（ｐｈｅｎｙｌ）基、ビフェニル（ｂｉｐｈｅｎｙｌ）基、ターフェニル（ｔｅｒｐｈｅｎｙｌ）基、ナフチル（ｎａｐｈｔｈｙｌ）基、アントリル（ａｎｔｈｒｙｌ）基、フェナントレニル（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｙｌ）基、フルオレニル（ｆｌｕｏｒｅｎｙｌ）基、インデニル（ｉｎｄｅｎｙｌ）基、ピレニル（ｐｙｒｅｎｙｌ）基、フルオランテニル（ｆｌｕｏｒａｎｔｈｅｎｙｌ）基、トリフェニレニル（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｅｎｙｌ）基、ピラジニル（ｐｙｒａｚｉｎｙｌ）基、ピロリル（ｐｙｒｒｏｌｙｌ）基、ピリジル（ｐｙｒｉｄｙｌ）基、ピリミジル（ｐｙｒｉｍｉｄｙｌ）基、ピリダジル（ｐｙｒｉｄａｚｙｌ）基、ピラジル（ｐｙｒａｚｉｎｙｌ）基、フラニル（ｆｕｒａｎｙｌ）基、ピラニル（ｐｙｒａｎｙｌ）基、チエニル（ｔｈｉｅｎｙｌ）基、キノリル（ｑｕｉｎｏｌｙｌ）基、イソキノリル（ｉｓｏｑｕｉｎｏｌｙｌ）基、ベンゾフラニル（ｂｅｎｚｏｆｕｒａｎｙｌ）基、ベンゾチエニル（ｂｅｎｚｏｔｈｉｅｎｙｌ）基、インドリル（ｉｎｄｏｌｙｌ）基、ベンゾオキサゾリル（ｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｙｌ）基、ベンゾチアゾリル（ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｙｌ）基、キノキサリル（ｑｕｉｎｏｘａｌｙｌ）基、ベンゾイミダゾリル（ｂｅｎｚｏｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ）基、ピラゾリル（ｐｙｒａｚｏｌｙｌ）基、テトラゾリル（ｔｅｔｒａｚｏｌｙｌ）基、イミダゾリル（ｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ）基、オキサゾリル（ｏｘａｚｏｌｙｌ）基、イソオキサゾリル（ｉｓｏｘａｚｏｌｙｌ）基、チアゾリル（ｔｈｉａｚｏｌｙｌ）基、イソチアゾリル（ｉｓｏｔｈｉａｚｏｌｙｌ）基、カルバゾリル（ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）基、ジベンゾフラニル（ｄｉｂｅｎｚｏｆｕｒａｎｙｌ）基、およびジベンゾチエニル（ｄｉｂｅｎｚｏｔｈｉｅｎｙｌ）基などを挙げることができる。

また、上記の一般式（１）におけるアルキル基の代表例としては、メチル（ｍｅｔｈｙｌ）基、エチル（ｅｔｈｙｌ）基、プロピル（ｐｒｏｐｙｌ）基、ブチル（ｂｕｔｙｌ）基、オクチル（ｏｃｔｙｌ）基、デシル（ｄｅｃｙｌ）基、ペンタデシル（ｐｅｎｔａｄｅｃｙｌ）基等の直鎖状アルキル基、およびｔ−ブチル基等の分岐状アルキル基などを挙げることができる。

また、上記の一般式（１）におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、およびヨウ素原子などを挙げることができる。

さらに、上記の一般式（１）におけるアリーレン基およびヘテロアリーレン基の代表例としては、上述したアリール基およびヘテロアリール基から、さらに１個の水素原子を除去することで生成される二価基を挙げることができる。

ここで、上述した一般式（１）で表されるモノアミン誘導体の具体例である化合物１〜２０の構造式を以下に示す。ただし、本実施形態に係るモノアミン誘導体が以下の化合物に限定されるわけではない。

以上説明したように、本実施形態に係るモノアミン誘導体は、正孔輸送材料および正孔注入材料として好適に用いることができる。また、本実施形態に係るモノアミン誘導体はＨＯＭＯ準位が深く、発光層の発光材料とのエネルギー障壁を小さくすることができるため、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることができる。

以上にて、本実施形態に係るモノアミン誘導体について詳細に説明した。

＜２．本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子＞
次に、図１を参照しながら、本実施形態に係るモノアミン誘導体を含む有機ＥＬ素子について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の一構成例を示す模式図である。

図１に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１００は、基板１１０と、基板１１０上に配置された第１電極１２０と、第１電極１２０上に配置された正孔注入層１３０と、正孔注入層１３０上に配置された正孔輸送層１４０と、正孔輸送層１４０上に配置された発光層１５０と、発光層１５０上に配置された電子輸送層１６０と、電子輸送層１６０上に配置された電子注入層１７０と、電子注入層１７０上に配置された第２電極１８０とを備える。

例えば、本実施形態に係るモノアミン誘導体は、第１電極１２０と発光層１５０との間に配置された正孔注入層１３０および正孔輸送層１４０のうち、少なくともいずれか一方に含まれていてもよい。また、本実施形態に係るモノアミン誘導体は、発光層１５０に含まれていてもよい。

基板１１０は、一般的な有機ＥＬ素子で使用される基板を使用することができる。例えば、基板１１０は、ガラス（ｇｌａｓｓ）基板、半導体基板、または透明なプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）基板等であってもよい。

基板１１０上には、第１電極１２０が形成される。第１電極１２０は、例えば、陽極であり、金属、合金、または導電性化合物等のうち仕事関数が大きいものによって透過型電極として形成される。具体的には、第１電極１２０は、透明であり、導電性に優れる酸化インジウムスズ（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２：ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等で形成されてもよい。また、第１電極１２０は、上記透明導電膜と、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などを積層した反射型電極として形成されてもよい。

第１電極１２０上には、正孔注入層１３０が形成される。正孔注入層１３０は、第１電極１２０からの正孔の注入を容易にする機能を備えた層であり、例えば、約１０ｎｍ〜約１５０ｎｍの厚さにて形成される。

正孔注入層１３０は、本実施形態に係るモノアミン誘導体で形成されてもよく、また、公知の正孔注入材料にて形成されてもよい。正孔注入層１３０を形成する公知の正孔注入材料としては、例えば、トリフェニルアミン含有ポリエーテルケトン（ＴＰＡＰＥＫ）、４−イソプロピル−４’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート（ＰＰＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス−［４−（フェニル−ｍ−トリル−アミノ）−フェニル］−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＤＮＴＰＤ）、銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、４，４’，４”−トリス｛Ｎ，Ｎジフェニルアミノ｝トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）、ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（Ｐａｎｉ／ＤＢＳＡ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／カンファースルホン酸（Ｐａｎｉ／ＣＳＡ）、または、ポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）等を挙げることができる。

正孔注入層１３０上には、正孔輸送層１４０が形成される。正孔輸送層１４０は、正孔を輸送する機能を備えた層であり、例えば、約１０ｎｍ〜約１５０ｎｍの厚さにて形成される。なお、正孔輸送層１４０は複数層にて形成されてもよい。

ここで、正孔輸送層１４０は、本実施形態に係るモノアミン誘導体で形成されることが好ましい。また、本実施形態に係るモノアミン誘導体が他の層（例えば、正孔注入層１３０または発光層１５０など）に含まれる場合、正孔輸送層１４０は、公知の正孔輸送材料にて形成されてもよい。公知の正孔輸送材料としては、例えば、１，１−ビス［（ジ−４−トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）、Ｎ−フェニルカルバゾール（Ｎ−ｐｈｅｎｙｌｃａｒｂａｚｏｌｅ）、ポリビニルカルバゾール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃａｒｂａｚｏｌｅ）などのカルバゾール誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）等を挙げることができる。

正孔輸送層１４０上には、発光層１５０が形成される。発光層１５０は、蛍光、りん光等によって光を発する層であり、例えば、約１０ｎｍ〜約６０ｎｍの厚さにて形成される。発光層１５０の発光材料としては、公知の発光材料を用いることができる。具体的には、公知の発光材料であるフルオランテン（ｆｌｕｏｒａｎｔｈｅｎｅ）誘導体、スチリル（ｓｔｙｒｙｌ）誘導体、ピレン（ｐｙｒｅｎｅ）誘導体、アリールアセチレン（ａｒｙｌａｃｅｔｙｌｅｎｅ）誘導体、フルオレン（ｆｌｕｏｒｅｎｅ）誘導体、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）誘導体、クリセン（ｃｈｒｙｓｅｎｅ）誘導体等を用いることができる。また、好ましくは、スチリル誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、アントラセン誘導体を用いることができる。例えば、発光層１５０の発光材料として、下記の一般式（２）で表わされるアントラセン誘導体を用いてもよい。

上記一般式（２）において、
Ａｒ_６は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１以上５０以下のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３以上５０以下のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１以上５０以下のアルコキシ（ａｌｋｏｘｙ）基、置換もしくは無置換の炭素数７以上５０以下のアラルキル（ａｒａｌｋｙｌ）基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上５０以下のアリールオキシ（ａｒｙｌｏｘｙ）基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上５０以下のアリールチオ（ａｒｙｌｔｈｉｏ）基、置換もしくは無置換の炭素数２以上５０以下のアルコキシカルボニル（ａｌｋｏｘｙｃａｒｂｏｎｙｌ）基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６以上５０以下のアリール基、環形成炭素数５以上５０以下のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のシリル（ｓｉｌｙｌ）基、カルボキシル（ｃａｒｂｏｘｙｌ）基、ハロゲン（ｈａｌｏｇｅｎ）原子、シアノ（ｃｙａｎｏ）基、ニトロ（ｎｉｔｒｏ）基、またはヒドロキシル（ｈｙｄｒｏｘｙ）基であり、
ｐは、１以上１０以下の整数である。

具体的には、Ａｒ_６は、互いに独立して、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェニルナフチル基、ナフチルフェニル基、アントリル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、アセトナフテニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピリジル基、フラニル基、ピラニル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、およびジベンゾチエニル基などであってもよい。また、好ましくは、Ａｒ_６は、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基などであってもよい。

上記の一般式（２）で表される化合物は、例えば、以下の構造式により表される化合物ａ−１〜ａ−１２である。ただし、一般式（２）で表される化合物が、以下の化合物ａ−１〜ａ−１２に限定されるわけではない。

また、発光層１５０には、スチリル誘導体として、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）などが用いられてもよい。また、発光層１５０には、ペリレン誘導体として、例えば、２，５，８，１１−ｔｅｔｒａ−ｔ−ｂｕｔｙｌｐｅｒｙｌｅｎｅ（ＴＢＰｅ）などが用いられてもよく、ピレン誘導体として、例えば、１，１−ｄｉｐｙｒｅｎｅ、１，４−ｄｉｐｙｒｅｎｙｌｂｅｎｚｅｎｅ、１，４−ｂｉｓ（Ｎ，Ｎ−ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｐｙｒｅｎｅなどが用いられてもよい。ただし、本発明は、上記の例示化合物に限定されるわけではない。

発光層１５０上には、電子輸送層１６０が形成される。電子輸送層１６０は、電子を輸送する機能を備えた層であり、例えば、約１５ｎｍ〜約５０ｎｍの厚さにて形成される。

電子輸送層１６０は、公知の電子輸送材料にて形成されてもよい。公知の電子輸送材料としては、例えば、ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｉｕｍ（Ａｌｑ３）、および含窒素芳香環を有する材料等を挙げることができる。含窒素芳香環を有する材料の具体例としては、例えば、１，３，５−ｔｒｉ［（３−ｐｙｒｉｄｙｌ）−ｐｈｅｎ−３−ｙｌ］ｂｅｎｚｅｎｅのようなピリジン（ｐｙｒｉｄｉｎｅ）環を含む材料、２，４，６−ｔｒｉｓ（３’−（ｐｙｒｉｄｉｎ−３−ｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ−３−ｙｌ）−１，３，５−ｔｒｉａｚｉｎｅのようなトリアジン（ｔｒｉａｚｉｎｅ）環を含む材料、２−（４−（Ｎ−ｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｏｉｍｉｄａｚｏｌｙｌ−１−ｙｌｐｈｅｎｙｌ）−９，１０−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌａｎｔｈｒａｃｅｎｅのようなイミダゾール（ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）誘導体を含む材料等を挙げることができる。

電子輸送層１６０上には、電子注入層１７０が形成される。電子注入層１７０は、第２電極１８０からの電子の注入を容易にする機能を備えた層であり、約０．３ｎｍ〜約９ｎｍの厚さにて形成される。電子注入層１７０は、電子注入層１７０を形成する材料として公知の材料ならば、いずれも使用することができる。例えば、電子注入層１７０は、リチウム８-キノリナート（Ｌｉｑ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）等のＬｉ錯体、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、酸化バリウム（ＢａＯ）等を使用して形成されてもよい。

電子注入層１７０上には、第２電極１８０が形成される。第２電極１８０は、例えば、陰極であり、金属、合金、または電性化合物等のうち仕事関数が小さいもので反射型電極として形成される。第２電極１８０は、例えば、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）等の金属、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）等の金属の混合物で形成されてもよい。また、第２電極１８０は、上記金属材料の２０ｎｍ以下の薄膜や、酸化インジウムスズ、酸化インジウム亜鉛などの透明導電性膜によって透過型電極として形成されてもよい。

なお、上述した各層は、真空蒸着法、スパッタ（ｓｐｕｔｔｅｒ）法、各種塗布法など材料に応じた公知の適切な成膜方法を選択することによって形成することができる。第１電極１２０および第２電極１８０の間に配置された各有機層は、例えば、真空蒸着法、各種塗布法等で形成することができる。また、第１電極１２０および第２電極１８０等の各金属層は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法等で形成することができる。

以上、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１００の一構成例について説明した。本実施形態に係るモノアミン誘導体を含む有機ＥＬ素子１００では、駆動電圧が低下し、発光効率が向上する。

なお、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１００の構成は、上記例示に限定されない。本実施形態に係る有機ＥＬ素子１００は、公知の他の様々な有機ＥＬ素子の構成にて形成されてもよい。例えば、有機ＥＬ素子１００は、正孔注入層１３０、正孔輸送層１４０、電子輸送層１６０および電子注入層１７０のうち１層以上を備えていなくともよく、また、他の層を備えていてもよい。さらに、有機ＥＬ素子１００の各層は、単層で形成されてもよく、複数層で形成されてもよい。

また、有機ＥＬ素子１００は、三重項励起子または正孔が電子輸送層１６０に拡散することを防止するために、正孔輸送層１４０と発光層１５０との間に正孔阻止層を備えていてもよい。なお、正孔阻止層は、例えば、オキサジアゾール（ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ）誘導体、トリアゾール（ｔｒｉａｚｏｌｅ）誘導体、または、フェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）誘導体等によって形成される。

＜３．実施例＞
以下では、実施例および比較例を参照しながら、本実施形態に係るモノアミン誘導体、および該モノアミン誘導体を含む有機ＥＬ素子について具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、あくまでも一例であって、本実施形態に係るモノアミン誘導体および有機ＥＬ素子が下記の例に限定されるものではない。

［モノアミン誘導体の合成］
まず、本実施形態に係るモノアミン誘導体の合成方法について、上記の化合物１、３、６の合成方法を例示して具体的に説明する。なお、以下に述べる合成方法はあくまでも一例であって、本実施形態に係るモノアミン誘導体の合成方法が下記の例に限定されるものではない。

（化合物１の合成）
以下の反応式１によって、本実施形態に係るモノアミン誘導体である化合物１を合成した。

反応容器に、化合物Ａ（１．５２ｇ，２．９０ｍｍｏｌ）、化合物Ｂ（１．００ｇ，２．４２ｍｍｏｌ）、トルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）（２５ｍＬ）、エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）（１２ｍＬ）、２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液（Ｎａ_２ＣＯ_３）（６ｍＬ）加え、容器内雰囲気をアルゴン（Ａｒ）で置換した。次に、混合溶液にＰｄ（ＰＰｈ_３）_４（０．０８ｇ，０．０７ｍｍｏｌ）を加え、加熱還流下で１．５時間撹拌した。

放冷後、分液漏斗で有機層を抽出し、抽出した有機層を無水硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４）で乾燥した後、ろ過した。ろ液をロータリーエバポレーター（ｒｏｔａｒｙｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）で濃縮することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ｓｉｌｉｃａｇｅｌｃｏｌｕｍｎｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）（展開溶媒：トルエン／ヘキサン）により精製し、精製した固体をさらにトルエン／ヘキサン（ｔｏｌｕｅｎｅ／ｈｅｘａｎｅ）で再結晶したところ、目的物である白色粉末状固体の化合物１を得た（１．６８ｇ，収率９５％）。

なお、得られた化合物１に対して、ＦＡＢ−ＭＳ（ＦａｓｔＡｔｏｍＢｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ−ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）による分子量測定を行ったところ、Ｃ５４Ｈ３９ＮＳｉ、測定値７２９．２９が得られた。

（化合物３の合成）
次に、以下の反応式２によって、本実施形態に係るモノアミン誘導体である化合物３を合成した。

アルゴン雰囲気下で、反応容器に、化合物Ｃ（１．５０ｇ，４．６７ｍｍｏｌ）、化合物Ｂ（２．３２ｇ，５．６０ｍｍｏｌ）、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）（ｂｉｓ（ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅａｃｅｔｏｎｅ）ｐａｌｌａｄｉｕｍ（０））（０．１３ｇ，０．２３ｍｍｏｌ）、およびナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（ｓｏｄｉｕｍｔｅｒｔ−ｂｕｔｏｘｉｄｅ）（０．９０ｇ，９．３３ｍｍｏｌ）を加えた。続いて、混合溶液に、脱水トルエン（４７ｍＬ）およびトリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン（ｔｒｉ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）１．５Ｍトルエン溶液（０．６２ｍＬ，０．９３ｍｍｏｌ）を加え、１００℃で１時間加熱攪拌した。

空冷後、水を加えて有機層を洗浄し、有機層を分取した。分取した有機層は、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、ろ過した。ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン／ヘキサン）により精製し、精製した固体をさらにトルエン／ヘキサンで再結晶したところ、目的物である白色粉末状固体の化合物３を得た（２．８４ｇ，収率９３％）。

なお、得られた化合物３に対して、ＦＡＢ−ＭＳによる分子量測定を行ったところ、Ｃ４８Ｈ３５ＮＳｉ、測定値６５３．２５が得られた。

（化合物６の合成）
続いて、以下の反応式３によって、本実施形態に係るモノアミン誘導体である化合物６を合成した。

アルゴン雰囲気下で、反応容器に、化合物Ｄ（１．８０ｇ，５．１５ｍｍｏｌ）、化合物Ｂ（２．５６ｇ，６．１８ｍｍｏｌ）、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）（０．１５ｇ，０．２６ｍｍｏｌ）、およびナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（０．９９ｇ，１０．３０ｍｍｏｌ）を加えた。続いて、混合溶液に、脱水トルエン（５２ｍＬ）およびトリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン１．５Ｍトルエン溶液（０．６９ｍＬ，１．０３ｍｍｏｌ）を加え、１００℃で１時間加熱攪拌した。

空冷後、水を加えて有機層を洗浄し、有機層を分取した。分取した有機層は、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、ろ過した。ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮することで粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン／ヘキサン）により精製し、精製した固体をさらにトルエン／ヘキサンで再結晶したところ、目的物である白色粉末状固体の化合物６を得た（３．０９ｇ，収率８８％）。

なお、得られた化合物６に対して、ＦＡＢ−ＭＳによる分子量測定を行ったところ、Ｃ４８Ｈ３１ＮＯ２Ｓｉ、測定値６８１．２１が得られた。

［有機ＥＬ素子の作製］
続いて、真空蒸着法を用いて、以下の手順にて本実施形態に係るモノアミン誘導体を含む青色発光の有機ＥＬ素子を作製した。

（実施例１）
まず、あらかじめパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）した後、洗浄処理を施したＩＴＯ−ガラス基板に、紫外線／オゾン（Ｏ_３）による表面処理を行った。なお、ＩＴＯ−ガラス基板におけるＩＴＯ膜（第１電極）の膜厚は、１５０ｎｍであった。表面処理済の基板を有機層成膜用ガラスベルジャー（ｇｌａｓｓｂｅｌｌｊａｒ）型蒸着機に投入し、１０^−４〜１０^−５Ｐａの真空度にて、正孔注入層、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層、および電子輸送層を順に蒸着した。

正孔注入層は、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡ）にて膜厚６０ｎｍで形成した。正孔輸送層は、上記で合成した化合物１にて膜厚３０ｎｍで形成した。また、発光層は、発光材料のホスト（ｈｏｓｔ）材料として９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）を用い、ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）材料として、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ）を用いて膜厚２５ｎｍで形成した。なお、ドーパント材料のドープ（ｄｏｐｅ）量は、ホスト材料の総質量に対して３質量％とした。さらに、電子輸送層は、Ａｌｑ３にて膜厚２５ｎｍで形成した。

続いて、金属成膜用ガラスベルジャー型蒸着機に基板を移し、１０^−４〜１０^−５Ｐａの真空度にて、電子注入層、および第２電極を蒸着して、有機ＥＬ素子を作製した。なお、電子注入層は、ＬｉＦにて膜厚１ｎｍで形成した。また、第２電極は、アルミニウム（Ａｌ）にて膜厚１００ｎｍで形成した。

（実施例２）
正孔輸送層（ＨＴＬ）を化合物３にて形成した以外は、実施例１と同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。

（実施例３）
正孔輸送層（ＨＴＬ）を化合物６にて形成した以外は、実施例１と同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。

（比較例１）
正孔輸送層（ＨＴＬ）を下記の化合物ｃ１にて形成した以外は、実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製した。なお、化合物ｃ１は、本実施形態に係るモノアミン誘導体とは異なり、化合物１に対してジベンゾシロール（ｄｉｂｅｎｚｏｓｉｌｏｌｅ）環を形成する共有結合が１つ切断された構造を有する化合物である。

（比較例２）
正孔輸送層（ＨＴＬ）を下記の化合物ｃ２にて形成した以外は、実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製した。なお、化合物ｃ２は、正孔輸送材料として一般的に用いられている代表的なアリールアミン化合物である。

（比較例３）
正孔輸送層（ＨＴＬ）を下記の化合物ｃ３にて形成した以外は、実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を作製した。なお、化合物ｃ３は、化合物ｃ１に対して、さらにカルバゾリル基を有する化合物である。

［評価結果］
作製した実施例１〜３、比較例１〜３に係る有機ＥＬ素子の評価結果を以下の表１に示す。なお、作製した有機ＥＬ素子の発光特性の評価には、浜松ホトニクス製Ｃ９９２０−１１輝度配向特性測定装置を用いた。また、下記の表１の結果は、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２にて測定した。

表１を参照すると、本実施形態に係るモノアミン誘導体で正孔輸送層（ＨＴＬ）を形成した実施例１〜３は、比較例１〜３に対して、駆動電圧が低下し、発光効率が向上していることがわかる。

具体的には、本実施形態に係るモノアミン誘導体でＨＴＬを形成した実施例１〜３は、ジベンゾシロール環を形成する共有結合の１つが切断された化合物ｃ１またはｃ３でＨＴＬを形成した比較例１および３に対して、駆動電圧が低下し、発光効率が向上していることがわかる。なお、実施例１〜３は、化合物ｃ１に対してさらにカルバゾリル基を有する化合物ｃ３でＨＴＬを形成した比較例３に対しても、駆動電圧が低く、発光効率が向上した。そのため、本実施形態に係るモノアミン誘導体は、カルバゾリル基ではなく、ジベンゾシロリル基を有することにより、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させていることがわかる。

また、本実施形態に係るモノアミン誘導体でＨＴＬを形成した実施例１〜３は、代表的なアリールアミン化合物である化合物ｃ２でＨＴＬを形成した比較例２に対して、駆動電圧が低下し、発光効率が向上していることがわかる。

例えば、比較例２で用いた化合物ｃ２のような一般的なアリールアミン化合物は、正孔輸送能は高いものの、ＨＯＭＯ準位が浅く、発光層の発光材料とのエネルギー障壁が大きかった。また、比較例１および３で用いた化合物ｃ１およびｃ３のようなテトラフェニルシリル骨格を有するモノアミン誘導体は、ＨＯＭＯ準位が深いものの、正孔輸送能が低かった。本実施形態に係るモノアミン誘導体は、ジベンゾシロリル基を有することにより、高い正孔輸送能と、深いＨＯＭＯ準位とを併せ持つことができるため、効率良く発光層で成功と電子とを再結合させることができる。

以上の結果からわかるように、本実施形態に係るモノアミン誘導体は、上述した一般式（１）で表される構造を有するため、該モノアミン誘導体を含む有機ＥＬ素子の駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることができる。したがって、本実施形態に係るモノアミン誘導体は、有機ＥＬ素子用材料として好適に用いることができ、特に、正孔輸送材料または正孔注入材料としてより好適に用いることができる。

すなわち、本実施形態に係るモノアミン誘導体は、有機ＥＬ素子の様々な用途における実用化に有用である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００有機ＥＬ素子
１１０基板
１２０第１電極
１３０正孔注入層
１４０正孔輸送層
１５０発光層
１６０電子輸送層
１７０電子注入層
１８０第２電極

Claims

下記の一般式（１）で表されるモノアミン誘導体。

上記一般式（１）において、
Ａｒ^１およびＡｒ^２は、ビフェニル基、ジベンゾフラン、またはターフェニル基であり、
Ａｒ^３〜Ａｒ^４は、フェニル基であり、
Ａｒ^５は、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数５〜５０のヘテロアリール基、または任意の隣接した置換基と縮環して形成されたアリール基もしくはヘテロアリール基であり、
ｎは、０〜４の整数であり、
Ｌ^１は、単結合、ｐ−フェニレン基、または二価ビフェニル基である。
前記Ａｒ^１および前記Ａｒ^２は、互いに独立して、ビフェニル基またはジベンゾフランである、請求項１に記載のモノアミン誘導体。
前記Ａｒ^５は、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜５のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜１２のアリール基である、請求項１に記載のモノアミン誘導体。
前記Ｌ^１は、単結合またはｐ−フェニレン基である、請求項１に記載のモノアミン誘導体。
請求項１〜４のいずれかに記載されたモノアミン誘導体を発光層中に含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
請求項１〜４のいずれかに記載されたモノアミン誘導体を陽極と発光層との間に配置された少なくともいずれか１つ以上の層中に含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。