JP5891253B2

JP5891253B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子

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Publication number: JP5891253B2
Application number: JP2014018741A
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Inventors: 紀昌横山; 重草野; 秀一林
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Description

本発明は、各種の表示装置に好適な自発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものであリ、詳しくは複数種の特定のアリールアミン誘導体（および特定のピリジン誘導体）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素子と略称する。）に関するものである。

有機ＥＬ素子は自己発光性素子であるため、液晶素子にくらべて明るく視認性に優れ、鮮明な表示が可能であることから、活発な研究がなされてきた。

１９８７年にイーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらは各種の役割を各材料に分担した積層構造素子を開発することにより有機材料を用いた有機ＥＬ素子を実用的なものにした。彼らは電子を輸送することのできる蛍光体と正孔を輸送することのできる有機物とを積層し、両方の電荷を蛍光体の層の中に注入して発光させることにより、１０Ｖ以下の電圧で１０００ｃｄ／ｍ^２以上の高輝度が得られるようになった（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

現在まで、有機ＥＬ素子の実用化のために多くの改良がなされ、積層構造の各種の役割をさらに細分化して、基板上に順次に、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、陰極を設けた電界発光素子によって高効率と耐久性が達成されるようになってきた（例えば、非特許文献1参照）。

また発光効率の更なる向上を目的として三重項励起子の利用が試みられ、燐光発光性化合物の利用が検討されている（例えば、非特許文献２参照）。

発光層は、一般的にホスト材料と称される電荷輸送性の化合物に、蛍光性化合物や燐光発光性化合物をドープして作製することもできる。前記非特許文献に記載されているように、有機ＥＬ素子における有機材料の選択は、その素子の効率や耐久性など諸特性に大きな影響を与える（非特許文献２参照）。

有機ＥＬ素子においては、両電極から注入された電荷が発光層で再結合して発光が得られるが、高効率、低駆動電圧、長寿命となる有機ＥＬ素子とするためには、電子や正孔を効率良く注入・輸送し、両者が効率良く再結合できる、キャリアバランスに優れた素子とする必要がある。

有機ＥＬ素子に用いられる正孔注入材料として初期には銅フタロシアニン(以下ＣｕＰ
ｃと略称する)のようなフタロシアニン類が提案されたが（例えば、特許文献３参照）、
可視域に吸収があることから、フェニレンジアミン構造を有する材料が広く用いられるようになった（例えば、特許文献４参照）。一方、正孔輸送材料としては、ベンジジン骨格を含むアリールアミン系材料が用いられてきた（例えば、特許文献５参照）。

代表的な発光材料であるトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以後、Ａｌｑ_３と略称する）は電子輸送材料として一般的に使用されているが、一般的に使用されている正孔輸送材料が持つ正孔移動度に比べ、Ａｌｑ_３が持つ電子移動度が低いこと、Ａｌｑ_３の仕事関数が５．８ｅＶと十分な正孔阻止能力があるとは言えないため、正孔の一部が発光層を通り抜けてしまい、効率が低下してしまう。

更に、陽極および陰極から発光層へ、正孔注入または電子注入を効率良く行うため、材料の持つイオン化ポテンシャルの値と電子親和力の値を段階的に設定し、正孔注入層および電子注入層それぞれについて２層以上積層した素子が開発されているが（例えば、特許文献６参照）、用いられている材料では、発光効率、駆動電圧、素子寿命のいずれにおいても十分であるとはいえない。

正孔輸送層は通常極めて薄膜であるため、ＩＴＯ電極表面の粗さの影響を受け、作製した素子のショート発生等による不良品発生確率が高かった。正孔輸送層の膜厚を厚くすると、ＩＴＯ電極表面の粗さを覆い隠すことができ、作製した素子の不良品発生確率を下げることができる。しかし、正孔輸送層の膜厚を厚くすると駆動電圧が上昇して、実用駆動電圧を超えてしまう。

有機ＥＬ素子の素子特性の改善や素子作製の歩留まり向上のために、正孔および電子の注入・輸送性能、薄膜の安定性や耐久性に優れた材料を組み合わせることで、正孔および電子が高効率で再結合できる、発光効率が高く、駆動電圧が低く、長寿命な素子が求められている。

また、有機ＥＬ素子の素子特性を改善させるために、正孔および電子の注入・輸送性能、薄膜の安定性や耐久性に優れた材料を組み合わせることで、キャリアバランスのとれた高効率、低駆動電圧、長寿命な素子が求められている。

日本国特開平８−４８６５６号公報日本国特許第３１９４６５７号公報米国特許第４，７２０，４３２号公報日本国特開平８−２９１１１５号公報日本国特許第３５２９７３５号公報日本国特開平６−３１４５９４号公報

応用物理学会第９回講習会予稿集５５〜６１ページ（２００１）応用物理学会第９回講習会予稿集２３〜３１ページ（２００１）

本発明の目的は、正孔および電子の注入・輸送性能、薄膜の安定性や耐久性に優れた有機ＥＬ素子用の各種材料を、それぞれの材料が有する特性が効果的に発現できるように組み合わせることで、高効率、低駆動電圧、長寿命の有機ＥＬ素子を提供することにある。本発明に適した有機化合物の物理的な特性としては、（１）正孔および電子の注入特性が良いこと、（２）正孔および電子の移動度が高いこと、（３）電子および正孔阻止能力に優れること、（４）薄膜状態が安定であること（５）耐熱性に優れていることをあげることができる。また、本発明に適した素子の物理的な特性としては、（１）発光効率が高いこと、（２）発光開始電圧が低いこと、（３）実用駆動電圧が低いこと、（４）長寿命であること、をあげることができる。

そこで本発明者らは上記の目的を達成するために、アリールアミン系材料が、正孔注入および輸送能力、薄膜の安定性や耐久性に優れていることに着目して、特定の２種類のアリールアミン化合物を選択し、発光層へ正孔を効率良く注入・輸送できるように組み合わ
せた種々の有機ＥＬ素子を作製し、素子の特性評価を鋭意行なった。また、電子親和性であるピリジン誘導体が電子注入および輸送能力、薄膜の安定性や耐久性に優れているということに着目して、特定のアリールアミン化合物と特定のピリジン誘導体を選択し、キャリアバランスのとれるように組み合わせた種々の有機ＥＬ素子を作製し、素子の特性評価を鋭意行なった。その結果、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、以下の有機ＥＬ素子が提供される。

１）少なくとも陽極電極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び陰極電極をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記正孔注入層が分子中にトリフェニルアミン構造を３個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない２価基で連結した構造を有するアリールアミン化合物を含有し、前記正孔輸送層が分子中にトリフェニルアミン構造を２個有するアリールアミン化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

２）前記分子中にトリフェニルアミン構造を３個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない２価基で連結した構造を有するアリールアミン化合物が、下記一般式（２）で表されるアリールアミン化合物である上記１）記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（式中、Ｒ１２〜Ｒ２３は同一でも異なってもよく水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基であって、これらの置換基が同一のベンゼン環に複数個結合している場合は互いに環を形成していても良い。ｒ１２〜ｒ２３は１〜４の整数を表し、Ａ１、Ａ２、Ａ３は同一でも異なってもよく、下記構造式（Ｂ）〜（Ｆ）で示される２価基、または単結合を表す。）

（式中、ｎ２は１〜３の整数を表す。）

３）前記分子中にトリフェニルアミン構造を２個有するアリールアミン化合物が、下記一般式（３）で表されるアリールアミン化合物である上記１）または２）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（式中、Ｒ２４〜Ｒ２９は同一でも異なってもよく水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基であって、これらの置換基が同一のベンゼン環に複数個結合している場合は互いに環を形成していても良い。ｒ２４〜ｒ２９は１〜４の整数を表し、Ａ４は下記構造式（Ｂ）〜（Ｆ）で示される２価基、または単結合を表す。）

（式中、ｎ２は１〜３の整数を表す。）

４）前記正孔輸送層の膜厚が２０〜３００ｎｍであることを特徴とする上記１）〜３）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

５）前記電子輸送層が下記一般式（１）で表される分子中にピリジン環とピリドインドール環を有する化合物を含有することを特徴とする上記１）記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（式中、Ａｒ１は置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ１〜Ｒ１１は同一でも異なってもよく水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｂ１は置換もしくは無置換の芳香族炭化水素の２価基、置換もしくは無置換の芳香族複素環の２価基、置換もしくは無置換の縮合多環芳香族の２価基、または単結合を表し、ｍ１、ｎ１は１〜３の整数を表し、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは炭素原子または窒素原子を表す。ここでｍ１＝２のときおよびｍ１＝３のときはｎ１＝１であって、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚはそのいずれか１つのみが窒素原子であるものとし、この窒素原子はＲ８〜Ｒ１１の置換基を有さないものとする。）

６）前記分子中にトリフェニルアミン構造を３個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない２価基で連結した構造を有するアリールアミン化合物が、上記一般式（２）で表されるアリールアミン化合物である上記５）記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

７）前記分子中にトリフェニルアミン構造を２個有するアリールアミン化合物が、上記一般式（３）で表されるアリールアミン化合物である上記５）または６）に記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子。

８）前記分子中にピリジン環とピリドインドール環を有する化合物が、下記一般式（４）で表される化合物である上記５）〜７）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（式中、Ａｒ２は置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ３０〜Ｒ４４は同一でも異なってもよく水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、ｎ３は１〜３の整数を表し、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは炭素原子または窒素原子を表す。ここでＷ、Ｘ、Ｙ、Ｚはそのいずれか１つのみが窒素原子であるものとし、この窒素原子はＲ３７〜Ｒ４０の置換基を有さないものとする。）

９）前記分子中にピリジン環とピリドインドール環を有する化合物が、下記一般式（５）で表される化合物である上記５）〜７）のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（式中、Ａｒ３は置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Ｒ４５〜Ｒ５５は同一でも異なってもよく水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、ｍ２、ｎ４は１〜３の整数を表し、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは炭素原子または窒素原子を表す。ここでｍ２＝２のときおよびｍ２＝３のときはｎ４＝１であって、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚはそのいずれか１つのみが窒素原子であるものとし、この窒素原子はＲ５２〜Ｒ５５の置換基を有さないものとする。）

一般式（２）中のＲ１２〜Ｒ２３で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、具体的にフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピラニル基、チオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、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、ジベンゾチオフェニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基をあげることができる。

一般式（２）中のＲ１２〜Ｒ２３で表される、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における置換基としては、具体的にフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。

一般式（３）中のＲ２４〜Ｒ２９で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、具体的にフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピラニル基、チオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、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、ジベンゾチオフェニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基をあげることができる。

一般式（３）中のＲ２４〜Ｒ２９で表される、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における置換基としては、具体的にフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基をあげることができ、さらに置換されていても良い。

一般式（１）中のＡｒ１で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「
置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、具体的に次のような基をあげることができる。フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピリドインドリル基、フラニル基、ピラニル基、チオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、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、ジベンゾチオフェニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基。

一般式（１）中のＡｒ１で表される、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における置換基として、具体的には、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、水酸基、ニトロ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アミノ基、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、スチリル基、ピリジル基、ピリドインドリル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基のような基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。

一般式（１）中のＲ１〜Ｒ１１で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、具体的にフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピラニル基、チオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、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、ジベンゾチオフェニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基をあげることができる。

一般式（１）中のＲ１〜Ｒ１１で表される、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における置換基としては、具体的にフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。

一般式（１）中のＢ１で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素の２価基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環の２価基」、「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族の２価基」における芳香族炭化水素の２価基、芳香族複素環の２価基または縮合多環芳香族の２価基としては、具体的にフェニレン基、ビフェニリレン基、ターフェニリレン基、テトラキスフェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、フルオレニレン基、フェナントロリレン基、インデニレン基、ピレニレン基、ピリジニレン基、ピリミジニレン基、キノリレン基、イソキノリレン基、インドリレン基、カルバゾリレン基、キノキサリレン基、ベンゾイミダゾリレン基、ピラゾリレン基、ナフチリジニレン基、フェナントロリニレン基、アクリジニレン基をあげることができる。

一般式（１）中のＢ１で表される、「置換芳香族炭化水素の２価基」、「置換芳香族複素環の２価基」、「置換縮合多環芳香族の２価基」における置換基としては、具体的にフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分
岐状のアルキル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。

一般式（４）中のＡｒ２で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、具体的に次のような基をあげることができる。フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピリドインドリル基、フラニル基、ピラニル基、チオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、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、ジベンゾチオフェニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基。

一般式（４）中のＡｒ２で表される、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における置換基として、具体的には、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、水酸基、ニトロ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アミノ基、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、スチリル基、ピリジル基、ピリドインドリル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基のような基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。

一般式（４）中のＲ３０〜Ｒ４４で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、具体的にフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピラニル基、チオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、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、ジベンゾチオフェニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基をあげることができる。

一般式（４）中のＲ３０〜Ｒ４４で表される、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における置換基としては、具体的にフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。

一般式（５）中のＡｒ３で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、具体的に次のような基をあげることができる。フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピリドインドリル基、フラニル基、ピラニル基、チオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、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、ジベンゾチオフェニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基。

一般式（５）中のＡｒ３で表される、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における置換基として、具体的には、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、水酸基、ニトロ基、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アミノ基、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、スチリル基、ピリジル基、ピリドインドリル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基のような基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。

一般式（５）中のＲ４５〜Ｒ５５で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または縮合多環芳香族基としては、具体的にフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピラニル基、チオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、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、ジベンゾチオフェニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基をあげることができる。

一般式（５）中のＲ４５〜Ｒ５５で表される、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における置換基としては、具体的にフッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていても良い。

本発明の有機ＥＬ素子に用いられる、前記一般式（２）で表される分子中にトリフェニルアミン構造を３個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない２価基で連結した構造を有するアリールアミン化合物または前記一般式（３）で表される分子中にトリフェニルアミン構造を２個有するアリールアミン化合物は、有機ＥＬ素子の正孔注入層または正孔輸送層の構成材料として使用することができる。
前記一般式（２）で表される分子中にトリフェニルアミン構造を３個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない２価基で連結した構造を有するアリールアミン化合物は前記一般式（３）で表される分子中にトリフェニルアミン構造を２個有するアリールアミン化合物と比較して、正孔の移動度が高く正孔注入層の材料として好ましい化合物である。

本発明の有機ＥＬ素子に用いられる、前記一般式（１）、前記一般式（４）または前記一般式（５）で表される、分子中にピリジン環とピリドインドール環を有する化合物（本発明に用いる特定のピリジン誘導体）は、有機ＥＬ素子の電子輸送層の構成材料として使用することができる。

本発明の有機ＥＬ素子は、正孔および電子の注入・輸送性能、薄膜の安定性や耐久性に優れた有機ＥＬ素子用の材料を、キャリアバランスを考慮しながら組み合わせているため、従来の有機ＥＬ素子に比べて、正孔注入層への正孔注入効率が向上し、正孔輸送層から発光層への正孔輸送効率も向上する（さらに、特定のピリジン誘導体を用いた態様では、電子輸送層から発光層への電子輸送効率も向上する）ことによって、発光効率が向上する
と共に、駆動電圧が低下して、有機ＥＬ素子の耐久性を向上させることができる。
高効率、低駆動電圧、長寿命の有機ＥＬ素子を実現することが可能となった。

本発明の有機ＥＬ素子は、正孔および電子の注入・輸送性能、薄膜の安定性や耐久性に優れ、正孔の注入・輸送の役割を効果的に発現できる特定の２種類のアリールアミン化合物の組合せを選択したことにより、発光層へ正孔を効率良く注入・輸送でき、高効率、低駆動電圧、長寿命の有機ＥＬ素子を実現することができる。また、特定のアリールアミン化合物と特定のピリジン誘導体を選択し、キャリアバランスのとれるように組み合わせ、高効率、低駆動電圧、長寿命の有機ＥＬ素子を実現することができる。本発明によれば、従来の有機ＥＬ素子の発光効率および駆動電圧、そして耐久性を改良することができる。

本発明のＥＬ素子構成例を示した図である。実施例のＥＬ素子構成を示した図である。

本発明の有機ＥＬ素子に好適に用いられる、前記一般式（２）で表される分子中にトリフェニルアミン構造を３個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない２価基で連結した構造を有するアリールアミン化合物の中で、好ましい化合物の具体例を以下に示すが、これらの化合物に限定されるものではない。

本発明の有機ＥＬ素子に好適に用いられる、前記一般式（３）で表される分子中にトリフェニルアミン構造を２個有するアリールアミン化合物の中で、好ましい化合物の具体例を以下に示すが、これらの化合物に限定されるものではない。

本発明の有機ＥＬ素子に好適に用いられる分子中にトリフェニルアミン構造を２個有するアリールアミン化合物として、前記一般式（３）で表される分子中にトリフェニルアミン構造を２個有するアリールアミン化合物の他に、好ましい化合物の具体例を以下に示すが、これらの化合物に限定されるものではない。

本発明の有機ＥＬ素子に好適に用いられる、前記一般式（１）、前記一般式（４）または前記一般式（５）で表される、分子中にピリジン環とピリドインドール環を有する化合物は、例えば、相当するハロゲノアニリノピリジンをパラジウム触媒による環化反応を行うことによってピリドインドール環を合成し（例えば、非特許文献３参照）、ハロゲノピリジンまたはピリジル基を有する種々のハロゲノアリーレンと縮合することによって合成することができる。ビピリジル基を有する種々のハロゲノアリーレンは、相当するアルデヒドとアセチルピリジンを塩基の存在下縮合させ、さらに相当するピリジニウム・ヨウ化物を反応させることによって合成することができる。（例えば、非特許文献４参照）
また、前記合成した相当するピリドインドール環を、種々のハロゲノアリーレンと縮合することによって、ハロゲノアリーレンピリドインドール環構造を合成し、パラジウム触媒によるボロン酸エステル化反応を行うことによって、相当するボロン酸エステルを合成することができる。さらに相当するジハロゲノピリジン誘導体をスズ試薬による縮合反応を行うことによってジハロゲノピリジル基を合成し（例えば、非特許文献６参照）、前記ボロン酸エステルと縮合することによって、置換されたピリジル基とピリドインドール環構造がアリーレン基を介して連結した化合物を合成することができる。

非特許文献３：Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ＰｅｒｋｉｎＴｒａｎｓ．１，ｐ．１５０
５（１９９９）
非特許文献４：Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，１（１９７６）
非特許文献５：Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，６７，ｐ．４４３（２００２）

本発明の有機ＥＬ素子に用いられる、前記一般式（２）で表される分子中にトリフェニルアミン構造を３個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない２価基で連結した構造を有するアリールアミン化合物または前記一般式（３）で表される分子中にトリフェニルアミン構造を２個有するアリールアミン化合物は、既知の方法によって合成することができる。（例えば、特許文献７〜９参照）

特許文献７：日本国特開平７−１２６６１５号公報
特許文献８：日本国特開平８−０４８６５６号公報
特許文献９：日本国特開２００５−１０８８０４号公報

本発明の有機ＥＬ素子に用いられる、前記一般式（１）で表される分子中にピリジン環とピリドインドール環を有する化合物の中で、好ましい化合物の具体例を以下に示すが、これらの化合物に限定されるものではない。

本発明の有機ＥＬ素子の構造としては、図２に示すように基板上に順次に、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、陰極からなるもの、また、図１に示すように、発光層と電子輸送層の間に更に正孔阻止層を有するものがあげられる。これらの多層構造においては有機層を何層か省略することが可能であり、例えば基板上に順次に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極とすることもできる。

本発明の有機ＥＬ素子の陽極としては、ＩＴＯや金のような仕事関数の大きな電極材料が用いられる。
正孔注入層としては、正孔の移動度が高い、分子中にトリフェニルアミン構造を３個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない２価基で連結した構造を有するアリールアミン化合物が用いられる。
正孔輸送層としては、分子中にトリフェニルアミン構造を２個有するアリールアミン化合物が用いられる。

正孔輸送層は通常４０〜６０ｎｍの膜厚で用いられるが、本発明の有機ＥＬ素子では、１００ｎｍ以上の膜厚においても駆動電圧の上昇が押えられ、２０〜３００ｎｍの膜厚において実用駆動電圧を維持できる。実用駆動電圧を維持するために、より好ましい膜厚は２０〜２００ｎｍである。

本発明の有機ＥＬ素子の発光層、正孔阻止層としては、アルミニウムの錯体、スチリル誘導体、チアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体などが用いられる。
また、発光層のホスト材料として、例えば、キナクリドン、クマリン、ルブレンなどの蛍光体を用いることができる。燐光発光体としては、フェニルピリジンのイリジウム錯体（Ｉｒ（ＰＰｙ）３）などの緑色の燐光発光体、Ｆｉｒｐｉｃ、Ｆｉｒ６などの青色の燐光発光体、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）などの赤色の燐光発光体などが用いられ、このときのホスト材料としては正孔注入・輸送性のホスト材料４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（以後、ＣＢＰと略称する）などを用いることによっても、高性能の有機ＥＬ素子を作製することができる。

本発明の有機ＥＬ素子の正孔阻止層としては、イオン化ポテンシャルの値が大きく、正孔をブロックする特性を持つ、ＢＣＰ（バソクプロイン）のようなフェナントロリン誘導体やＢＡｌｑ（アルミニウム（ＩＩＩ）ビス（２−メチル−８−キノリナート）−４−フェニルフェノレート）のようなアルミニウム錯体などを用いることができる。また、正孔をブロックする特性を有していれば、置換されたビピリジル化合物、チアゾール誘導体、
オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体といった電子輸送性材料を用いることもできる。
あるいは、正孔阻止層として、上記の分子中にピリジン環とピリドインドール環を有する化合物を用いることもできる。

本発明の有機ＥＬ素子の電子輸送層としては、上記の分子中にピリジン環とピリドインドール環を有する化合物を用いることが好ましい。
あるいは、電子輸送層として、置換されたビピリジル化合物、フェナントロリン誘導体、アルミニウム錯体、チアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体などを用いることが出来る。

本発明の有機ＥＬ素子は図１、図２に示すように電子注入層を有していても良い。電子注入層としてはフッ化リチウムなどを用いることができる。
陰極としては、アルミニウムのような仕事関数の低い電極材料や、アルミニウムマグネシウムのような、より仕事関数の低い合金が電極材料として用いられる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例により具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１Ａ
有機ＥＬ素子は、図２に示すように、ガラス基板１上に透明陽極２としてＩＴＯ電極をあらかじめ形成したものの上に、正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５、電子輸送層７、電子注入層８、陰極（アルミニウム電極）９の順に蒸着して作製した。
まず、膜厚１５０ｎｍのＩＴＯを成膜したガラス基板１をイソプロピルアルコール中にて超音波洗浄を２０分間行った後、１５０℃に加熱したホットプレート上にて２０分間煮沸洗浄を行った。その後、このＩＴＯ付きガラス基板を真空蒸着機内に取り付け、酸素プラズマ処理５分間行った後に、０．００１Ｐａ以下まで減圧した。

続いて、透明電極２を覆うように正孔注入層３として、下記構造式の化合物２−１を膜厚２０ｎｍとなるように形成した。この正孔注入層３の上に、正孔輸送層４として下記構造式の化合物３−１を膜厚４０ｎｍとなるように形成した。この正孔輸送層４の上に、発光層５として下記構造式の化合物７と下記構造式の化合物８を、蒸着速度比が化合物７：化合物８＝５：９５となる蒸着速度で二元蒸着を行い、膜厚３０ｎｍとなるように形成した。この発光層５の上に、電子輸送層７としてＡｌｑ_３を膜厚３０ｎｍとなるように形成した。この電子輸送層７の上に、電子注入層８としてフッ化リチウムを膜厚０．５ｎｍとなるように形成した。最後に、アルミニウムを１５０ｎｍ蒸着して陰極９を形成した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、５．４３Ｖであった。

実施例２Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１を膜厚１００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、５．４５Ｖであった。

実施例３Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１を膜厚１５０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、６．６５Ｖであった。

実施例４Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１を膜厚２００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、６．７０Ｖであった。

実施例５Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１を膜厚３００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、７．４１Ｖであった。

実施例６Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔注入層３として化合物２−１に代えて下記構造式の化合物２−４を膜厚２０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、５．４９Ｖであった。

実施例７Ａ
実施例６Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１を膜厚２００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、６．７９Ｖであった。

実施例８Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔注入層３として化合物２−１に代えて下記構造式の化合物２−６を膜厚２０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、５．６３Ｖであった。

実施例９Ａ
実施例８Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１を膜厚２００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、６．９１Ｖであった。

実施例１０Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔注入層３として化合物２−１に代えて下記構造式の化合物２−１０を膜厚２０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製し
た。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、５．５９Ｖであった。

実施例１１Ａ
実施例１０Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１を膜厚２００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、６．８９Ｖであった。

実施例１２Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔注入層３として化合物２−１に代えて下記構造式の化合物２−１４を膜厚２０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、５．５６Ｖであった。

実施例１３Ａ
実施例１２Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１を膜厚２００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、６．８８Ｖであった。

実施例１４Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えて下記構造式の化合物３−４を膜厚４０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、５．４４Ｖであった。

実施例１５Ａ
実施例１４Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−４を膜厚２００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、６．７３Ｖであった。

実施例１６Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えて下記構造式の化合物３−６を膜厚４０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、５．５４Ｖであった。

実施例１７Ａ
実施例１６Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−６を膜厚２００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、６．８５Ｖであった。

実施例１８Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えて下記構造式の化合物３−１０を膜厚４０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、５．５１Ｖであった。

実施例１９Ａ
実施例１８Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１０を膜厚２００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、６．８２Ｖであった。

実施例２０Ａ
実施例１Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えて下記構造式の化合物３
−１５を膜厚４０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、５．４６Ｖであった。

実施例２１Ａ
実施例２０Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１５を膜厚２００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、６．７６Ｖであった。

［比較例１Ａ］
実施例１Ａにおいて、正孔注入層３として化合物２−１に代えてＣｕＰｃを膜厚２０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、８．３０Ｖであった。

［比較例２Ａ］
実施例１Ａにおいて、正孔注入層３として化合物２−１に代えて下記構造式の化合物９を膜厚２０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、８．１４Ｖであった。

［比較例３Ａ］
実施例１Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えてＮＰＤを膜厚４０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、５．５０Ｖであった。

［比較例４Ａ］
実施例２Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えてＮＰＤを膜厚１００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、６．３０Ｖであった。

［比較例５Ａ］
実施例３Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えてＮＰＤを膜厚１５０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、７．５５Ｖであった。

［比較例６Ａ］
実施例４Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えてＮＰＤを膜厚２００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、８．９５Ｖであった。

［比較例７Ａ］
実施例５Ａにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えてＮＰＤを膜厚３００ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温下で直流電圧を印加することによって特
性測定を行なった。その結果、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの駆動電圧は、１１．１Ｖであった。

実施例１Ａと比較例１Ａより、正孔注入層の化合物をＣｕＰｃから、化合物２−１に代えると、駆動電圧は８．３０Ｖから５．４３Ｖに低下した。また、実施例１Ａと比較例２Ａより、正孔注入層の化合物を上記構造式の化合物９から、化合物２−１に代えると、駆動電圧は８．１４Ｖから５．４３Ｖに低下した。

本発明の有機ＥＬ素子は、特定の２種類のアリールアミン化合物を組み合わせることによって、有機ＥＬ素子内部のキャリアバランスを改善し、ＣｕＰｃまたは上記構造式の化合物９を用いる従来の有機ＥＬ素子と比較して、低駆動電圧、長寿命の有機ＥＬ素子を実現できることがわかった。

さらに、実施例１Ａ〜５Ａと比較例３Ａ〜７Ａとの比較より、化合物２−１を正孔輸送層の材料として使用した場合、前記正孔輸送層の膜厚を厚くしても駆動電圧の低減が維持されることが確認できた。

本発明の有機ＥＬ素子は、特定の２種類のアリールアミン化合物を組み合わせることによって、有機ＥＬ素子内部のキャリアバランスを改善し、一般に広く用いられている正孔輸送剤であるＮＰＤを用いる従来の有機ＥＬ素子と比較して、低駆動電圧、長寿命の厚膜厚の正孔輸送層を有する有機ＥＬ素子を実現できることがわかった。

実施例１Ｂ
（〔６−（４−５Ｈ−ピリド[４，３−ｂ]インドール−５−イル）フェニル〕−４−ナフタレン−２−イル−[２，２’]ビピリジン（化合物１−２０）の合成）
４’−ブロモアセトフェノン１０．０ｇ、ヨウ素１２．８ｇ、ピリジン８０ｍｌを加えて加熱し、１００℃で３時間攪拌を行った。室温まで冷却した後、水１００ｍｌを加え、再結晶による精製を行った。７０℃、１２時間減圧乾燥して、４−ブロモフェナシルピリジニウムヨウ化物１５．５ｇ（収率７６％）の褐色粉体を得た。

続いて、２−ナフトアルデヒド６．０ｇ、２−アセチルピリジン４．７ｇ、メタノール４０ｍｌを加え、攪拌しながら−５℃に冷却した。３ｗｔ％のＮａＯＨ／メタノール溶液６２ｍｌを滴下し、−５℃で２時間攪拌を行った後、さらに同温度で２日間反応させた。反応液に酢酸アンモニウム３７．０ｇ、前記４−ブロモフェナシルピリジニウムヨウ化物１５．５ｇ、メタノール１００ｍｌを加え、５５℃で２日間攪拌を行った。室温まで冷却した後、粗製物をろ過によって採取し、メタノールで洗浄した。７０℃で１２時間減圧乾燥して、６−（４−ブロモフェニル）−４−ナフタレン−２−イル−[２，２’]ビピリジン３．８ｇ（収率２３％）の灰色粉体を得た。

得られた６−（４−ブロモフェニル）−４−ナフタレン−２−イル−[２，２’]ビピリジン２．５ｇ、５Ｈ−ピリド[４，３−ｂ]インドール１．０ｇ、銅粉０．２ｇ、炭酸カリウム２．４ｇ、ジメチルスルホキシド０．２ｍｌ、ｎ−ドデカン１０ｍｌを加えて７時間加熱還流しながら、攪拌を行った。室温まで冷却し、クロロホルム６０ｍｌを加えて不溶物をろ過によって除き、ろ液を減圧下濃縮して粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ（担体：ＮＨシリカゲル、溶離液：ヘキサン／クロロホルム）によって精製し、〔６−（４−５Ｈ−ピリド[４，３−ｂ]インドール−５−イル）フェニル〕−４−ナフタレン−２−イル−[２，２’]ビピリジン（化合物１−２０）１．８５ｇ（収率６２％）の白色粉体を得た。

［合成参考例１］
（６’’−ナフタレン−１−イル−６−５Ｈ−ピリド[４，３−ｂ]インドール−５−イル−[２，２’；６’，２’’ ]ターピリジンの合成）
６’’−ブロモ−６−５Ｈ−ピリド[４，３−ｂ]インドール−５−イル−[２，２’；
６’，２’’ ]ターピリジン０．９ｇ、ナフタレンボロン酸０．３９ｇ、２Ｍ炭酸カリウム水溶液９ｍｌ、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．１ｇ、トルエン１２０ｍｌ、エタノール３０ｍｌを加えて６時間加熱還流しながら、攪拌を行った。室温まで冷却し、水２００ｍｌを加えてクロロホルム１５０ｍｌで抽出した。硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧下濃縮して粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ（担体：ＮＨシリカゲル、溶離液：クロロホルム）によって精製し、下記構造式の６’’−ナフタレン−１−イル−６−５Ｈ−ピリド[４，３−ｂ]インドール−５−イル−[２，２’；
６’，２’’ ]ターピリジン（化合物６）７９９ｍｇ（収率８０％）の白色粉体を得た。

実施例２Ｂ
有機ＥＬ素子は、図２に示すように、ガラス基板１上に透明陽極２としてＩＴＯ電極をあらかじめ形成したものの上に、正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５、電子輸送層７、電子注入層８、陰極（アルミニウム電極）９の順に蒸着して作製した。
まず、膜厚１５０ｎｍのＩＴＯを成膜したガラス基板１をイソプロピルアルコール中にて超音波洗浄を２０分間行った後、１５０℃に加熱したホットプレート上にて２０分間煮沸洗浄を行った。その後、このＩＴＯ付きガラス基板を真空蒸着機内に取り付け、酸素プラズマ処理５分間行った後に、０．００１Ｐａ以下まで減圧した。

続いて、透明電極２を覆うように正孔注入層３として、下記構造式の化合物２−１を膜厚２０ｎｍとなるように形成した。この正孔注入層３の上に、正孔輸送層４として下記構造式の化合物３−１を膜厚４０ｎｍとなるように形成した。この正孔輸送層４の上に、発光層５として下記構造式の化合物７と下記構造式の化合物８を、蒸着速度比が化合物７：化合物８＝５：９５となる蒸着速度で二元蒸着を行い、膜厚３０ｎｍとなるように形成した。この発光層５の上に、電子輸送層７として下記構造式の化合物１−３を膜厚３０ｎｍとなるように形成した。この電子輸送層７の上に、電子注入層８としてフッ化リチウムを膜厚０．５ｎｍとなるように形成した。最後に、アルミニウムを１５０ｎｍ蒸着して陰極９を形成した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表１にまとめて示した。

実施例３Ｂ
実施例２Ｂにおいて、電子輸送層7として化合物１−３に代えて下記構造式の化合物１
−４を膜厚３０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表１にまとめて示した。

実施例４Ｂ
実施例２Ｂにおいて、電子輸送層7として化合物１−３に代えて下記構造式の化合物１
−１０を膜厚３０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表１にまとめて示した。

実施例５Ｂ
実施例２Ｂにおいて、電子輸送層7として化合物１−３に代えて下記構造式の化合物１
−２０を膜厚３０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表１にまとめて示した。

実施例６Ｂ
実施例４Ｂにおいて、正孔注入層３として化合物２−１に代えて下記構造式の化合物２−４を膜厚２０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表２にまとめて示した。

実施例７Ｂ
実施例４Ｂにおいて、正孔注入層３として化合物２−１に代えて下記構造式の化合物２−６を膜厚２０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表２にまとめて示した。

実施例８Ｂ
実施例４Ｂにおいて、正孔注入層３として化合物２−１に代えて下記構造式の化合物２−１０を膜厚２０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表２にまとめて示した。

実施例９Ｂ
実施例４Ｂにおいて、正孔注入層３として化合物２−１に代えて下記構造式の化合物２−１４を膜厚２０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表２にまとめて示した。

実施例１０Ｂ
実施例４Ｂにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えて下記構造式の化合物３−４を膜厚４０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表２にまとめて示した。

実施例１１Ｂ
実施例４Ｂにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えて下記構造式の化合物３−６を膜厚４０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表２にまとめて示した。

実施例１２Ｂ
実施例４Ｂにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えて下記構造式の化合物３−１０を膜厚４０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表２にまとめて示した。

実施例１３Ｂ
実施例４Ｂにおいて、正孔輸送層４として化合物３−１に代えて下記構造式の化合物３−１５を膜厚４０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表２にまとめて示した。

［参考例１Ｂ］
実施例２Ｂにおいて、電子輸送層7として化合物１−３に代えてＡｌｑ_３を膜厚３０ｎ
ｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表１にまとめて示した。

［比較例１Ｂ］
参考例１Ｂにおいて、正孔注入層３として化合物２−１に代えてＣｕＰｃを膜厚２０ｎｍとなるように形成した以外は、同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。作製した有機ＥＬ素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。
作製した有機ＥＬ素子に直流電圧を印加した発光特性の測定結果を表１にまとめて示した。

参考例１Ｂと比較例１Ｂより、正孔注入層の化合物をＣｕＰｃから、化合物２−１に代えた場合、駆動電圧は低下するが、電流効率が低下することが確認された。これは、化合物２−１の正孔の移動度が高すぎるため、正孔キャリアが増大し、キャリアバランスが崩れ、再結合確立が低下したためと考えられた。そこで、電子輸送層の化合物を、電子キャリアの輸送速度が速い材料である分子中にピリジン環とピリドインドール環を有する化合物（化合物１−３、化合物１−４、化合物１−１０、化合物１−２０）に代えたところ、実施例２Ｂ〜５Ｂに示すように、駆動電圧の低下および電流効率、電力効率の大幅な向上が確認できた。これは、正孔の移動度が高い材料と電子キャリアの輸送速度が速い材料を組み合わせることにより、正孔キャリアと電子キャリアのキャリアバランスが改善されたことを示している。

特定のアリールアミン化合物と特定のピリジン誘導体を組み合わせることにより、有機ＥＬ素子内部のキャリアバランスを改善し、ＣｕＰｃおよびＡｌｑ_３を用いる従来の有機ＥＬ素子と比較して、電流効率、電力効率の高い、低駆動電圧、長寿命の有機ＥＬ素子を実現できることがわかった。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2008年5月16日出願の日本特許出願2008−129340および2008年7月2日出願の
日本特許出願2008−173023に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明の、特定の２種類のアリールアミン化合物を組み合わせた有機ＥＬ素子、及び特定のアリールアミン化合物と特定のピリジン誘導体を組み合わせた有機ＥＬ素子は、発光効率が向上すると共に、駆動電圧が低下して、有機ＥＬ素子の耐久性を改善させることができ、例えば、家庭電化製品や照明の用途への展開が可能となった。

１ガラス基板
２透明陽極
３正孔注入層
４正孔輸送層
５発光層
６正孔阻止層
７電子輸送層
８電子注入層
９陰極

Claims

下記一般式（３）で表されるアリールアミン化合物。

（式中、Ｒ_２４及びＲ_２８は同一でも異なってもよく水素原子、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基であり、Ｒ_２５及びＲ_２９は同一でも異なってもよく置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基であり、Ｒ_２６、Ｒ_２７は同一でも異なってもよく水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルケニル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基であって、置換芳香族炭化水素基、置換芳香族複素環基または置換縮合多環芳香族基における置換基は、フッ素原子、塩素原子、トリフルオロメチル基、炭素原子数１ないし６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基またはピレニル基であり、これらの置換基が同一のベンゼン環に複数個結合している場合は互いに環を形成していても良い。ｒ_２４〜ｒ_２９は１〜４の整数を表し、Ａ_４は下記構造式（Ｂ）で示される２価基を表す。）

（式中、ｎ２は１〜３の整数を表す。但し、ｎ２が１の場合は、Ｒ_２４及びＲ_２８は水素原子であり、ｎ２が２又は３の場合は、Ｒ_２４は水素原子である。）