説明

アミノスチリル化合物、その製造方法及びそれを備えた有機発光素子

【課題】OLEDの駆動電圧、輝度、効率及び色純度特性を向上させ得る化合物、その製造方法及びそれを備えたOLEDを提供する。
【解決手段】下記化学式1で表されるアミノスチリル化合物、その製造方法及びそれを備えた有機発光素子。


式中、Ar及びArはアリール基、ヘテロアリール基であり、R〜Rは水素、アルキル基またはアルコキシ基であり、nは1〜3の整数であり、Lはアリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基またはヘテロシクロアルキル基。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アミノスチリル化合物、その製造方法及びそれを備えた有機発光素子(Organic Light Emitting Deveice:OLED)に係り、さらに詳細には、優れた電気的特性及び熱安定性を有し、OLEDの適用時、優れた駆動電圧、輝度、効率及び色純度特性を表すアミノスチリル化合物、その製造方法及び該アミノスチリル化合物を含む有機膜を採用したOLEDに関する。
【背景技術】
【0002】
発光素子は、自発光型の素子であって、視野角が広く、コントラストに優れているだけでなく、応答時間が速いという長所を有している。前記発光素子には、発光層に無機化合物を使用する無機発光素子と、有機化合物を使用するOLEDとがあるが、OLEDは、無機発光素子に比べて輝度、駆動電圧及び応答速度の特性に優れており、多色化が可能であるという点で多くの研究が行われている。
【0003】
OLEDは、一般的に、アノード/有機発光層/カソードの積層構造を有し、アノード/正孔注入層(Hole Injection Layer:HIL)/正孔輸送層(Hole Transport Layer:HTL)/発光層/電子輸送層(Electron Transport Layer:ETL)/電子注入層(Electron Injection Layer:EIL)/カソードまたはアノード/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層(Hole Blocking Layer:HBL)/電子輸送層/電子注入層/カソードのような多様な構造を有しても良い。
【0004】
前記発光層の形成材料として、例えば、特許文献1には、アミノスチリル化合物が開示されている。
【特許文献1】特開平05−017765号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、前記化合物を採用したOLEDの駆動電圧、輝度、効率及び色純度の特性は満足すべきレベルに達していないところ、その改善が必要である。
【0006】
前記問題点を解決するために、本発明は、OLEDの駆動電圧、輝度、効率及び色純度特性を向上させ得る化合物、その製造方法及びそれを備えたOLEDを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記本発明の課題を解決するために、本発明の第1態様は、下記化学式1で表されるアミノスチリル化合物を提供する。
【0008】
【化1】

【0009】
前記化学式1のうち、
Ar及びArは、互いに独立して置換または非置換のC−C30のアリール基、置換または非置換のC−C30のヘテロアリール基であり、
、R、R、R、R、R、R及びRは、互いに独立して水素原子、置換または非置換のC−C20のアルキル基または置換または非置換のC−C20アルコキシ基であり;
nは、1〜3の整数であり、
Lは、置換または非置換のC−C30のアリール基、置換または非置換のC−C30のヘテロアリール基、C−C20のシクロアルキル基またはC−C30のヘテロシクロアルキル基である
前記本発明の課題を解決するために、本発明の第2態様は、下記化学式1aで表される化合物及び下記化学式1bで表される化合物を反応させて、下記化学式1cで表される化合物を形成する工程と、前記化学式1cで表される化合物及び化学式:L−Qで表される化合物を反応させて、下記化学式1で表される化合物を形成する工程と、を含むアミノスチリル化合物の製造方法を提供する。
【0010】
【化2】

【0011】
【化3】

【0012】
【化4】

【0013】
【化5】

【0014】
前記化学式のうち、Ar、Ar、R、R、R、R、R、R、R、R、n、Lは、前記定義されたところと同じであり、Haは、ハロゲン原子であり;Qは、ホウ素含有基である。
【0015】
前記本発明の課題を解決するために、本発明の第3態様は、第1電極と、第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極の間にある有機膜と、を含む有機発光素子であって、前記有機膜は、前述したようなアミノスチリル化合物を含むことを特徴とするOLEDを提供する。
【発明の効果】
【0016】
本発明によって化学式1で表されるアミノスチリル化合物は優れた発光特性及び熱安定性を有する。したがって、本発明に係るアミノスチリル化合物を利用すれば、低い駆動電圧、優れた色純度、高効率、高外部量子収率及び高輝度を有するOLEDが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【0018】
本発明に係るアミノスチリル化合物は、前記化学式1で表される。前記化学式1のうち、n個存在するフェニレン基(すなわち、Nと連結されていないフェニレン基)は、Lで表される置換または非置換のC−C30のアリール基、置換または非置換のC−C30のヘテロアリール基、C−C20のシクロアルキル基またはC−C30のヘテロシクロアルキル基と連結されている。これにより、前記化合物の溶解度が低下し、前記化合物を素子に使用した場合、素子の駆動電圧が低くなり、効率が向上しうる。したがって、前記化学式1のアミノスチリル化合物は、OLEDの有機膜、特に、発光層のドーパントまたは正孔輸送層として使用するのに適している。
【0019】
前記化学式1のうち、Ar及びArであり得るアリール基またはヘテロアリール基;及びR、R、R、R、R、R、RまたはRであり得るアルキル基もしくはアルコキシ基;ならびにLであり得るアリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基及びヘテロシクロアルキル基;のHは、非置換、または適切な置換基に置換され得る。このとき、置換基は、−F、−Cl、−Br、−CN、−NO、−OH;非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOもしくは−OHに置換されたC−C20のアルキル基;非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOもしくは−OHに置換されたC−C20のアルコキシ基;非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOもしくは−OHに置換されたC−C30のアリール基;非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOもしくは−OHに置換されたC−C30のヘテロアリール基;非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOもしくは−OHに置換されたC−C20シクロアルキル基;及び非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOもしくは−OHに置換されたC−C30のヘテロシクロアルキル基;からなる群から選択された一以上であることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【0020】
さらに具体的に、前記化学式1のうち、Ar及びArは、互いに独立して、フェニル基、C−C10のアルキルフェニル基、C−C10のアルコキシフェニル基、ハロフェニル基、シアノフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、o−,m−,またはp−トリル基、o−,m−,またはp−クメニル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、(α,α−ジメチルベンゼン)フェニル基、(N,N’−ジメチル)アミノフェニル基、(N,N’−ジフェニル)アミノフェニル基、(C−C10アルキルシクロヘキシル)フェニル基、(アントリル)フェニル基、ビフェニル基、C−C10アルキルビフェニル基、C−C10アルコキシビフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、C−C10アルキルナフチル基、C−C10アルコキシナフチル基、ハロナフチル基、シアノナフチル基、ビフェニレニル基、C−C10アルキルビフェニレニル基、C−C10アルコキシビフェニレニル基、アントリル基、アズレニル基、へプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、メチルアントリル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、エチルクリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、クロロペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、へプタフェニル基、へプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基、カルバゾリル基、C10アルキルカルバゾリル基、チオフェニル基、インドリル基、プリニル基、ベンズイミダゾリル基、キノリニル基、ベンゾチオフェニル基、パラチアジニル基、ピロリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、イミダゾリニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基及びチアントレニル基からなる群から選択され得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。好ましくはフェニル基またはナフチル基である。
【0021】
本発明に係る一具現例で、前記Ar及びArは、互いに同一であっても、異なっていてもよいが、好ましくは同一である 前記化学式1のうち、nは、好ましくは1または2である。
【0022】
一方、前記化学式1のうち、Lは、フェニル基、C−C10のアルキルフェニル基、C−C10のアルコキシフェニル基、ハロフェニル基、シアノフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、o−,m−,またはp−トリル基、o−,m−,またはp−クメニル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、(α,α−ジメチルベンゼン)フェニル基、(N,N’−ジメチル)アミノフェニル基、(N,N’−ジフェニル)アミノフェニル基、(C−C10アルキルシクロヘキシル)フェニル基、(アントリル)フェニル基、ビフェニル基、C−C10アルキルビフェニル基、C−C10アルコキシビフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、C−C10アルキルナフチル基、C−C10アルコキシナフチル基、ハロナフチル基、シアノナフチル基、ビフェニレニル基、C−C10アルキルビフェニレニル基、C−C10アルコキシビフェニレニル基、アントリル基、アズレニル基、へプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、メチルアントリル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、エチルクリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、クロロペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、へプタフェニル基、へプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基、カルバゾリル基、C−C10アルキルカルバゾリル基、チオフェニル基、インドリル基、プリニル基、ベンズイミダゾリル基、キノリニル基、ベンゾチオフェニル基、パラチアジニル基、ピロリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、イミダゾリニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、チアントレニル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、C−C10アルキルシクロヘキシル基、C−C10アルコキシシクロヘキシル基、オキシラニル基、ピロリジニル基、ピラゾリジニル基、イミダゾリジニル基、ピペリジニル基、ピペラジニル基及びモルホリニル基からなる群から選択され得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【0023】
本発明に係る一具現例で、前記Lは、ナフチル基、ビフェニル基、アントリル基、フェナントリル基、ピリジニル基、ベンゾチオフェニル基、チアントレニル基またはプロピルシクロヘキシル基であり得る。
【0024】
前記化学式1のうち、R〜Rは、互いに同一であっても、異なっていてもよい。R〜Rは互いに独立して、水素原子、置換または非置換のC−C20のアルキル基または置換または非置換のC−C20アルコキシ基であるが、好ましくは水素原子である。
【0025】
好ましくは、本発明に係るアミノスチリル化合物は、下記化学式2〜化学式10で表示され得るが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【0026】
【化6】

【0027】
【化7】

【0028】
【化8】

【0029】
【化9】

【0030】
【化10】

【0031】
【化11】

【0032】
【化12】

【0033】
【化13】

【0034】
【化14】

【0035】
前記化学式1で表されるアミノスチリル化合物の合成方法は、通常的な有機合成方法を利用したものである。本発明に係るアミノスチリル化合物の製造方法の一具現例は、下記化学式1aで表される化合物及び下記化学式1bで表される化合物を反応させて、下記化学式1cで表される化合物を形成する工程と、前記化学式1cで表される化合物及び化学式:L−Qで表される化合物を反応させて、下記化学式1で表されるアミノスチリル化合物を形成する工程と、を含み得る:
【0036】
【化15】

【0037】
【化16】

【0038】
【化17】

【0039】
前記化学式1a〜1cのうち、Ar、Ar、R、R、R、R、R、R、R、R及びnの定義は、前述したところを参照する。
【0040】
一方、前記前記化学式1b及び1cのうち、Haは、F、Cl、Br及びIのようなハロゲン原子である。好ましく、Haは、Brである。
【0041】
前記化学式:L−Qのうち、Lの定義は、前述したところを参照し、Qは、ホウ素含有基である。前記ホウ素含有基の具体例としては、例えば、
【0042】
【化18】

【0043】
などが挙げられるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【0044】
下記反応式1は、本発明のアミノスチリル化合物の合成経路をさらに具体的に示すものである。
【0045】
【化19】

【0046】
まず、前記化学式1aで表される化合物及び前記化学式1bで表される化合物を反応させて、化学式1cで表される化合物を得る。前記化学式1aで表される化合物は、一般的に市販されている試薬を購入して使用することができる。、また、トリアリールアミンをPOClと反応させて得ることもできるし(例えば、トリフェニルアミンをPOClと反応させて得られる)、前記1bで表される化合物は、メチルハロゲン化物が置換されたアリール化合物と亜リン酸トリエチル(P(OEt))を反応させて得ることもできる(例えば、臭化ブロモベンジルを亜リン酸トリエチルと反応させて得られる)が、必ずしもこれに限定されるものではない。その後、前記化合物1cで表される化合物及び化学式:L−Qで表される化合物を反応させて、化学式1で表される化合物が得られる。前記反応は、例えば、KCO及びPd(PPhの存在下で行わうことができる。前記L−Qで表される化合物は、例えば、L基を有するボロン酸またはジオキサボロランであるが、必ずしもこれに限定されるものではない。合成された全ての化合物は、H NMR及び質量分析計を利用してその構造を確認できる。
【0047】
前述したような本発明に係るアミノスチリル化合物は、OLEDに適用され得る。本発明に係るOLEDは、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間にある有機膜と、を含むが、前記有機膜は、前述したような化学式1で表されるアミノスチリル化合物を含む。好ましくは、前記有機膜は、発光層及び正孔輸送層である。本発明に係るOLEDの構造は、非常に多様である。前記第1電極と第2電極との間に、発光層と、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一以上の層と、を含むことができる。
【0048】
さらに具体的に、本発明に係るOLEDの具現例は、図1A、図1B及び図1Cを参照する。図1AのOLEDは、(1)第1電極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極からなる構造を有し、図1BのOLEDは、(2)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極からなる構造を有する。また、図1CのOLEDは、(3)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/第2電極の構造を有する。このとき、前記発光層は、本発明に係るアミノスチリル化合物を含み得る。
【0049】
本発明に係るOLEDの発光層は、前記発光層は、赤色、緑色、青色または白色を含む燐光及び赤色、緑色、青色または白色を含む蛍光ドーパントからなる群から選択された一以上を含み得る。このうち、前記燐光ドーパントは、Ir、Pt、Os、Ti、Zr、Hf、Eu、Tb及びTmからなる群から選択された一つ以上の元素を含む有機金属化合物であり得る。
【0050】
以下、本発明に係るOLEDの製造方法を、図1Cに示すOLEDを参照して説明する。
【0051】
まず、仕事関数の大きな第1電極用の物質を、蒸着法またはスパッタリング法等により基板の上部に形成して第1電極を形成する。前記第1電極は、アノードであってもよい。ここで、基板としては、通常的なOLEDで使用される基板を使用するが、機械的強度、熱的安定性、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板が好ましい。第1電極用物質としては、透明かつ伝導性に優れた酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)などを使用する。
【0052】
次いで、前記第1電極の上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB(ラングミューア・ブロジェット:Langmuir Blodgett)法のような多様な方法を利用して正孔注入層を形成できる。
【0053】
真空蒸着法によって正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性等によって異なるが、一般的に蒸着温度100〜500℃、真空度10−8〜10−3torr、蒸着速度0.01〜100Å/sec、膜厚は、通常10Å〜5μmの範囲で適切に選択することが好ましい。
【0054】
スピンコーティング法によって正孔注入層を形成する場合、そのコーティングの条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とするする正孔注入層の構造及び熱的特性によって異なるが、約2000rpm〜5000rpmのコーティング速度、コーティング後の溶媒除去のための熱処理温度は、約80℃〜200℃の温度範囲で適切に選択することが好ましい。
【0055】
前記正孔注入層の物質としては、特別に制限されず、例えば、米国特許第4,356,429号明細書に開示された銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物またはAdvanced Material,6,p.677(1994)に記載されているスターバースト型アミン誘導体類であるTCTA、m−MTDATA、m−MTDAPB、溶解性のある伝導性高分子であるPani/DBSA(ポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホネート)またはPEDOT/PSS(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))、Pani/CSA(ポリアニリン/カンファースルホネート)またはPANI/PSS(ポリアニリン)/ポリ(4−スチレンスルホネート))などを使用できる。
【0056】
【化20】

【0057】
【化21】

【0058】
前記正孔注入層の厚さは、約100Å〜10000Åであり、好ましくは、100Å〜1000Åであり得る。前記正孔注入層の厚さが100Å未満である場合、正孔注入特性が低下し、前記正孔注入層の厚さが10000Åを超える場合、駆動電圧が上昇する可能性があるためである。
【0059】
次いで、前記正孔注入層の上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法のような多様な方法を利用して正孔輸送層を形成できる。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって正孔輸送層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層の形成とほぼ同じ条件の範囲内で選択される。
【0060】
前記正孔輸送層の物質は特別に制限されず、正孔輸送層に使用されている公知のものから任意のものを選択して使用できる。例えば、N−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾール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)、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(α−NPD)などの芳香族縮合環を有する通常的なアミン誘導体などが使用される。
【0061】
前記正孔輸送層の厚さは、約50Å〜1000Åであり、好ましくは、100Å〜600Åであり得る。前記正孔輸送層の厚さが50Å未満である場合、正孔輸送特性が低下し、前記正孔輸送層の厚さが1000Åを超える場合、駆動電圧が上昇し得るためである。
【0062】
次いで、前記正孔輸送層の上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法のような方法を利用して発光層を形成できる。真空蒸着法及びスピンコーティング法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件の範囲内で選択される。
【0063】
前記発光層は、前述したように、本発明に係る化学式1のアミノスチリル化合物を含み得る。このとき、化学式1のアミノスチリル化合物に適した公知のホスト材料と共に使用することができる。ホスト材料の場合、例えば、Alq(トリス(8−キノリノレート)アルミニウム)、CBP(4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル)、またはPVK(ポリ(n−ビニルカルバゾール))などを使用できる。
【0064】
【化22】

【0065】
一方、発光層の形成材料として、本発明に係るアミノスチリル化合物の他にも公知の多様なドーパントを使用できる。例えば、蛍光ドーパントとしては、出光社製のIDE102、IDE105及び林原社製のC545Tなどを使用でき、燐光ドーパントとしては、赤色燐光ドーパントPtOEP、UDC社製のRD 61、緑色燐光ドーパントIr(PPy)(PPy=2−フェニルピリジン)、青色燐光ドーパントであるF2Irpic、UDC社製の赤色燐光ドーパントRD 61などを使用できる。
【0066】
ドーピング濃度は、特別に制限されないが、通常ホスト100質量部に対して前記ドーパントの含量は0.01〜15質量部である。
【0067】
前記発光層の厚さは、約100Å〜1000Åであり、好ましくは、200Å〜600Åであり得る。前記発光層の厚さが100Å未満である場合、発光特性が低下し、前記発光層の厚さが1000Åを超える場合、駆動電圧が上昇し得るためである。
【0068】
発光層に燐光ドーパントを使用する場合には、三重項励起子または正孔が電子輸送層に広がる現象を防止するために、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法のような方法を利用して、前記正孔輸送層の上部に正孔阻止層を形成できる。真空蒸着法及びスピンコーティング法により正孔阻止層を形成する場合、その条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件の範囲内で選択される。使用可能な公知の正孔阻止材料、例えば、オキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、特開平11−329734号公報に記載されている正孔阻止材料、BCPなどが挙げられる。
【0069】
前記正孔阻止層の厚さは、約50Å〜1000Åであり、好ましくは、100Å〜300Åであり得る。前記正孔阻止層の厚さが50Å未満である場合、正孔阻止特性が低下し、前記正孔阻止層の厚さが1000Åを超える場合、駆動電圧が上昇し得るためである。
【0070】
次いで、電子輸送層を真空蒸着法、またはスピンコーティング法、キャスト法などの多様な方法を利用して形成する。真空蒸着法及びスピンコーティング法により電子輸送層を形成する場合、その条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件の範囲内で選択される。前記電子輸送層の材料は、電子注入電極(カソード)から注入された電子を安定的に輸送する機能を行うものであって、キノリン誘導体、特に、トリス(8−キノリノレート)アルミニウム(Alq)、TAZのような公知の材料を使用しても良い。
【0071】
【化23】

【0072】
前記電子輸送層の厚さは、約100Å〜1000Åであり、好ましくは、200Å〜500Åであり得る。前記電子輸送層の厚さが100Å未満である場合、電子輸送特性が低下し、前記電子輸送層の厚さが1000Åを超える場合、駆動電圧が上昇し得るためである。
【0073】
また、電子輸送層の上部に、負極から電子の注入を容易にする機能を行う物質である電子注入層が積層されてもよく、構成される材料は特に限定されない。
【0074】
電子注入層としては、LiF、NaCl、CsF、LiO、BaOのような電子注入層形成材料として公知の任意の物質を利用できる。前記電子注入層の蒸着条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件の範囲内で選択される。
【0075】
前記電子注入層の厚さは、約1Å〜100Åであり、好ましくは、5Å〜50Åであり得る。前記電子注入層の厚さが1Å未満である場合、電子注入特性が低下し、前記電子注入層の厚さが100Åを超える場合、駆動電圧が上昇し得るためである。
【0076】
最後に、電子注入層の上部に真空蒸着法やスパッタリング法などの方法を利用して第2電極を形成できる。前記第2電極は、カソードとして使用され得る。前記第2電極形成用の金属としては、仕事関数の小さな金属、合金、電気伝導性の化合物及びこれらの混合物を使用できる。具体例としては、リチウム(Li)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、アルミニウム−リチウム(Al−Li)、カルシウム(Ca)、マグネシウム−インジウム(Mg−In)、マグネシウム−銀(Mg−Ag)等が挙げられる。また、前面発光素子を得るために、ITO、IZOを使用した透過型カソードを使用しても良い。
【0077】
本発明のOLEDは、図1Cに示す第1電極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、第2電極構造のOLEDだけでなく、多様な構造を有するOLED(例えば、以下の実施例でさらに詳細に説明する図1Aに示すOLED)を含むということは言うまでもない。
【実施例】
【0078】
以下で、本発明に係る前記化学式2〜化学式10で表される化合物2〜化合物10(以下、それぞれ「化合物2」〜「化合物10」という、各化合物の化学式は、各化合物と同じ番号を有する化学式を参照する)の合成例及び実施例を具体的に例示するが、本発明が、下記の合成例及び実施例に限定されるものではない。
【0079】
<比較合成例1>
ベンジルホスホン酸ジエチルエステル(4.39mmol,1g)をテトラヒドロフラン(100ml)溶媒に溶解させた後、水素化ナトリウム(6.57mmol,0.157g)を添加して50℃で1時間反応させた後、4−(N,N−ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド(3.66mmol,1g)を滴下して、70℃で一日間反応させた後、エタノール(20ml)を添加して真空で乾燥させた後、塩化メチレン(200ml)を添加した。これから集められた有機層を水(50ml)で2回洗浄し、無水硫酸マグネシウムを入れて乾燥させた後、濾過して溶媒部分のみを乾燥させた。その後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、下記化学式で表される比較化合物A(収率78%)を得た。
【0080】
【化24】

【0081】
<合成例1>
下記反応式の反応経路によって化合物2を合成した。
【0082】
【化25】

【0083】
(1)中間体Bの合成
4−臭化ブロモベンジル(12mmol,3g)をP(OCHCH(18mmol,4.5g)と混合して、185℃で6時間攪拌した。常温まで冷却させて粗生成物を得た後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製して3.13g(収率85%)の中間体Bを得た。
【0084】
(2)中間体Cの合成
ベンジルホスホン酸ジエチルエステルの代わりに中間体Bを使用する以外には、比較合成例1と同じ方法で中間体Cを合成及び精製して前記中間体C(収率75%)を得た。
【0085】
(3)化合物2の合成
前記中間体C(2.35mmol,1g)、1−ナフタレンボロン酸(2.81mmol,0.48g)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.12mmol,0.135g)、KCO(3.53mmol,0.49g)をトルエン(100mL)及び水(10ml)に溶解させた後、還流温度で48時間攪拌した。常温まで冷却させた後、ジエチルエーテル(100ml)を添加して水(50mL)で2回洗浄し、有機層を集めて無水硫酸マグネシウムで乾燥させた後、溶媒を蒸発させて粗生成物を得た後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製して0.7g(収率63%)の化合物2を得た。
【0086】
<合成例2>
下記反応式の反応経路によって化合物3を合成した。
【0087】
【化26】

【0088】
前記合成例1の化合物2の合成のうち、1−ナフタレンボロン酸の代わりに4−ビフェニリルホウ酸を使用した点を除いては、前記合成例2と同じ方法で化合物3を得た。
【0089】
<合成例3>
下記反応式の反応経路によって化合物4を合成した。
【0090】
【化27】

【0091】
前記合成例1の化合物2の合成のうち、1−ナフタレンボロン酸の代わりに中間体Dを使用した点を除いては、前記合成例2と同じ方法で化合物4を得た。中間体Dは、下記反応式によって合成した。
【0092】
【化28】

【0093】
9−ブロモアントラセン(7.78mmol,2g)をテトラヒドロフラン(100ml)溶媒で溶解させ、−78℃で1.6Mのn−ブチルリチウム(8.56mmol,5.35ml)を徐々に滴下し、1時間−78℃で反応させた後、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(9.33mmol,1.74g)を入れて常温で18時間攪拌した後、塩化メチレン(100ml)を添加して水(50ml)で2回洗浄した後、有機層を集めて無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。次いで、溶媒を蒸発させて粗生成物を得た後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製して1.68g(収率71%)の中間体Dを得た。
【0094】
<合成例4>
下記反応式の反応経路によって化合物5を合成した。
【0095】
【化29】

【0096】
前記中間体D’の製造のための出発物質として、中間体Dを製造するための9−ブロモアントラセンの代わりに、9−ブロモフェナントレンを使用した点を除いては、前記合成例3と同じ方法で化合物5を得た。
【0097】
<合成例5>
下記反応式の反応経路によって化合物6を合成した。
【0098】
【化30】

【0099】
前記合成例1の化合物2の合成のうち、1−ナフタレンボロン酸の代わりにピリジニルボロン酸を使用した点を除いては、前記合成例1と同じ方法で化合物6を得た。
【0100】
<合成例6>
下記反応式の反応経路によって化合物7を合成した。
【0101】
【化31】

【0102】
前記合成例1の化合物2の合成のうち、1−ナフタレンボロン酸の代わりにベンゾチオフェニルボロン酸を使用した点を除いては、前記合成例1と同じ方法で化合物7を得た。
【0103】
<合成例7>
下記反応式の反応経路によって化合物8を合成した。
【0104】
【化32】

【0105】
前記合成例1の化合物2の合成のうち、1−ナフタレンボロン酸の代わりにチアントレニルボロン酸を使用した点を除いては、前記合成例1と同じ方法で化合物8を得た。
【0106】
<合成例8>
下記反応式の反応経路によって化合物9を合成した。
【0107】
【化33】

【0108】
前記合成例3の中間体Bの代わりに中間体B’を使用した点を除いては、前記合成例3と同じ方法で化合物9を得た。
【0109】
<合成例9>
下記反応式の反応経路によって化合物10を合成した。
【0110】
【化34】

【0111】
前記合成例1の化合物2の合成のうち、1−ナフタレンボロン酸の代わりにプロピル(シクロヘキシル)ボロン酸を使用した点を除いては、前記合成例2と同じ方法で化合物10を得た。
【0112】
<評価例1−化合物2〜10の熱安定性の評価>
前記化合物2〜10の熱安定性を各化合物のTg(ガラス転移温度)及びTm(融点)を測定することによって評価した。Tg及びTmは、TGA(熱重量分析:Thermo Gravimetric Analysis)及びDSC(示差走査熱量測定:Differential Scanning Calorimetry)を利用した熱分析(N雰囲気、温度区間:常温〜600℃(10℃/min)−TGA、常温〜400℃−DSC、パン型:使い捨てのAlパン中のPtパン Pan(TGA)、使い捨てのAlパン(DSC))を行って測定した。その結果を下記表1に示す。
【0113】
【表1】

【0114】
これにより、本発明に係る化合物2〜10は、OLEDに適した熱安定性を有していることが分かる。
【0115】
<評価例2:比較化合物A及び化合物2〜10の発光特性の評価>
比較化合物A及び化合物2〜10の吸収スペクトル及びPL(photoluminescence)スペクトルを評価することによって、各化合物の発光特性を評価した。まず、化合物2をトルエンで0.2mMの濃度に希釈し、島津UV−350スペクトロメーターを利用して吸収スペクトルを測定した。これを化合物3〜10及び比較化合物Aに対して繰り返した。一方、化合物2をトルエンで10mMの濃度に希釈し、キセノンランプが装着されているISC PC1スペクトロフルオロメーターを利用してPLスペクトルを測定した。これを化合物3〜10及び比較化合物Aに対して繰り返した。その結果を下記表2に示す。
【0116】
【表2】

【0117】
<評価例3:比較化合物A及び化合物2〜化合物10の発光特性の評価(ホストと混合してフィルムを形成した場合)>
比較化合物A及び化合物2〜10のそれぞれとPVKとを混合した混合物でフィルムを形成して、前記フィルムの吸収スペクトル、PLスペクトル及び量子収率を評価した。
【0118】
まず、水晶基板を準備してクロロホルム及び純粋物で洗浄した。この後、PVK(アルドリッチ社製)0.1gに化合物0.01g(PVK100質量部当たり化合物2の含量は10質量部である)をトルエンに溶かして混合した後、前記混合物を前記基板にスピンコーティングした後に110℃の温度で2時間熱処理して、1000Åの厚さの化合物 2_PVKフィルムを形成した。前記フィルムに対してそれぞれ吸収スペクトル、PLスペクトル及び量子収率を測定した。これを化合物3〜化合物10及び比較化合物Aに対して繰り返した。その結果を下記表3に示す。
【0119】
【表3】

【0120】
これにより、本発明に係る化合物2〜10及びPVKを利用してフィルムを形成した場合、比較化合物Aに比べてOLEDへの適用に適した吸収スペクトル、PLスペクトル及び量子収率を有するということが分かる。
【0121】
<比較実施例1>
比較化合物Aを発光層のドーパントとして使用して、次のような構造を有するOLEDを製作した:ITO/PEDOT−PSS(500Å)/比較化合物A_PVK(480Å)/TAZ(200Å)/LiF(10Å)/Al(2000Å)。
【0122】
アノードは、コーニング社製の15Ω/cm(1200Å)ITOガラス基板を50mmx50mmx0.7mmのサイズに切って、イソプロピルアルコール及び純粋物の中で各5分間超音波で洗浄した後、30分間UVオゾンで洗浄して使用した。前記基板の上部にバイエル社製のPEDOT−PSS(AI4083)をコーティングして120℃で5時間熱処理して、500Åの正孔注入層を形成した。前記正孔注入層の上部に、PVK 0.1g及び前記比較化合物A 0.01gを混合した混合物(PVK100重量部当たり比較化合物Aは10重量部である)をスピンコーティングした後、110℃で2時間熱処理して480Åの厚さの発光層を形成した。この後、前記発光層の上部にTAZ化合物をスピンコーティングした後、110℃で2時間熱処理して200Åの厚さの電子輸送層を形成した。前記電子輸送層の上部にLiF 10Å(電子注入層)及びAl 2000Å(カソード)を順次に真空蒸着して、図1Aに示すようなOLEDを製造した。これを比較サンプルAとした。
【0123】
<実施例1〜実施例9>
発光層の形成のために、比較化合物Aの代わりに前記合成例1〜合成例9で合成した化合物2〜化合物10をそれぞれ使用した点を除いては、前記比較実施例1と同じ方法でOLEDを製作した。これを各々サンプル2〜サンプル10という。
【0124】
<評価例4:比較サンプルA及びサンプル2〜サンプル10の特性の評価>
比較サンプルA及びサンプル2〜サンプル10に対して、PR650(Spectroscan)Source Measurement Unit.を利用して駆動電圧、色純度、効率及び外部量子収率をそれぞれ評価した。
【0125】
【表4】

【0126】
表4から、本発明に係るサンプル2〜サンプル10の素子の特性は、従来の比較サンプルAに比べて優れているということが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0127】
本発明は、有機発光に関連した技術分野に好適に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【0128】
【図1A】本発明に係るOLEDの構造を簡略に示す断面図である。
【図1B】本発明に係るOLEDの構造を簡略に示す断面図である。
【図1C】本発明に係るOLEDの構造を簡略に示す断面図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記化学式1で表されるアミノスチリル化合物:
【化1】

前記化学式1のうち、
Ar及びArは、互いに独立して置換または非置換のC−C30のアリール基、置換または非置換のC−C30のヘテロアリール基であり、
、R、R、R、R、R、R及びRは、互いに独立して水素原子、置換または非置換のC−C20のアルキル基または置換または非置換のC−C20アルコキシ基であり;
nは、1〜3の整数であり、
Lは、置換または非置換のC−C30のアリール基、置換または非置換のC−C30のヘテロアリール基、C−C20のシクロアルキル基またはC−C30のヘテロシクロアルキル基である。
【請求項2】
前記アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基及びヘテロシクロアルキル基の置換基は、−F、−Cl、−Br、−CN、−NO、−OH;非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOもしくは−OHに置換のC−C20のアルキル基;非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOまたは−OHに置換のC−C20のアルコキシ基;非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOもしくは−OHに置換のC−C30のアリール基;非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOまたは−OHに置換のC−C30のヘテロアリール基;非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOもしくは−OHに置換のC−C20のシクロアルキル基;及び非置換または−F、−Cl、−Br、−CN、−NOもしくは−OHに置換のC−C30のヘテロシクロアルキル基からなる群から選択された一以上であることを特徴とする請求項1に記載のアミノスチリル化合物。
【請求項3】
Ar及びArは、互いに独立して、フェニル基、C−C10のアルキルフェニル基、C−C10のアルコキシフェニル基、ハロフェニル基、シアノフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、o−,m−,またはp−トリル基、o−,m−,またはp−クメニル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、(α,α−ジメチルベンゼン)フェニル基、(N,N’−ジメチル)アミノフェニル基、(N,N’−ジフェニル)アミノフェニル基、(C−C10アルキルシクロヘキシル)フェニル基、(アントリル)フェニル基、ビフェニル基、C−C10アルキルビフェニル基、C−C10アルコキシビフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、C−C10アルキルナフチル基、C−C10アルコキシナフチル基、ハロナフチル基、シアノナフチル基、ビフェニレニル基、C−C10アルキルビフェニレニル基、C−C10アルコキシビフェニレニル基、アントリル基、アズレニル基、へプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、メチルアントリル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、エチルクリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、クロロペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、へプタフェニル基、へプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基、カルバゾリル基、C10アルキルカルバゾリル基、チオフェニル基、インドリル基、プリニル基、ベンズイミダゾリル基、キノリニル基、ベンゾチオフェニル基、パラチアジニル基、ピロリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、イミダゾリニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基及びチアントレニル基からなる群から選択されたことを特徴とする請求項1または2に記載のアミノスチリル化合物。
【請求項4】
nは、1または2であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のアミノスチリル化合物。
【請求項5】
Lは、フェニル基、C−C10のアルキルフェニル基、C−C10のアルコキシフェニル基、ハロフェニル基、シアノフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、o−,m−,またはp−トリル基、o−,m−,またはp−クメニル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、(α,α−ジメチルベンゼン)フェニル基、(N,N’−ジメチル)アミノフェニル基、(N,N’−ジフェニル)アミノフェニル基、(C−C10アルキルシクロヘキシル)フェニル基、(アントリル)フェニル基、ビフェニル基、C−C10アルキルビフェニル基、C−C10アルコキシビフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、C−C10アルキルナフチル基、C−C10アルコキシナフチル基、ハロナフチル基、シアノナフチル基、ビフェニレニル基、C−C10アルキルビフェニレニル基、C−C10アルコキシビフェニレニル基、アントリル基、アズレニル基、へプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、メチルアントリル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、エチルクリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、クロロペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、へプタフェニル基、へプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基、カルバゾリル基、C−C10アルキルカルバゾリル基、チオフェニル基、インドリル基、プリニル基、ベンズイミダゾリル基、キノリニル基、ベンゾチオフェニル基、パラチアジニル基、ピロリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、イミダゾリニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、チアントレニル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、C−C10アルキルシクロヘキシル基、C−C10アルコキシシクロヘキシル基、オキシラニル基、ピロリジニル基、ピラゾリジニル基、イミダゾリジニル基、ピペリジニル基、ピペラジニル基及びモルホリニル基からなる群から選択されたことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のアミノスチリル化合物。
【請求項6】
前記アミノスチリル化合物は、下記化学式2〜化学式10で表されることを特徴とする請求項1に記載のアミノスチリル化合物。
【化2】

【化3】

【化4】

【化5】

【化6】

【化7】

【化8】

【化9】

【化10】

【請求項7】
下記化学式1aで表される化合物及び下記化学式1bで表される化合物を反応させて、下記化学式1cで表される化合物を形成する工程と、
前記化学式1cで表される化合物及び化学式:L−Qで表される化合物を反応させて、下記化学式1で表されるアミノスチリル化合物を形成する工程と、
を含むアミノスチリル化合物の製造方法:
【化11】

【化12】

【化13】

【化14】

前記化学式のうち、
Ar及びArは、互いに独立して、置換または非置換のC−C30のアリール基、置換または非置換のC−C30のヘテロアリール基であり、
、R、R、R、R、R、R及びRは、互いに独立して水素原子、置換または非置換のC−C20のアルキル基または置換または非置換のC−C20のアルコキシ基であり;
nは、1〜3の整数であり、
Lは、置換または非置換のC−C30のアリール基、置換または非置換のC−C30のヘテロアリール基、C−C20のシクロアルキル基またはC−C30のヘテロシクロアルキル基であり、
Haは、ハロゲン原子であり、
Qは、ホウ素含有基である。
【請求項8】
前記Qは、
【化15】

であることを特徴とする請求項7に記載のアミノスチリル化合物の製造方法。
【請求項9】
前記アミノスチリル化合物は、下記化学式2〜化学式10で表されることを特徴とする請求項7または8に記載のアミノスチリル化合物の製造方法。
【化16】

【化17】

【化18】

【化19】

【化20】

【化21】

【化22】

【化23】

【化24】

【請求項10】
第1電極と、第2電極と、前記第1電極及び前記第2電極の間にある有機膜と、を含む有機発光素子であって、前記有機膜は、請求項1〜6のいずれか1項に記載のアミノスチリル化合物を含むことを特徴とする有機発光素子。
【請求項11】
前記有機膜は、発光層または正孔輸送層の少なくとも一以上であることを特徴とする請求項10に記載の有機発光素子。
【請求項12】
前記第1電極と第2電極との間に、発光層と、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一以上の層とを含むことを特徴とする請求項10または請求項11に記載の有機発光素子。
【請求項13】
前記素子は、(1)第1電極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極、(2)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極または(3)第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/第2電極の構造を有することを特徴とする請求項12に記載の有機発光素子。
【請求項14】
前記発光層は、赤色、緑色、青色または白色を含む燐光及び赤色、緑色、青色または白色を含む蛍光ドーパントからなる群から選択された一以上を含むことを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の有機発光素子。

【図1A】
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【図1B】
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【図1C】
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【公開番号】特開2006−306870(P2006−306870A)
【公開日】平成18年11月9日(2006.11.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−110119(P2006−110119)
【出願日】平成18年4月12日(2006.4.12)
【出願人】(590002817)三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Fターム(参考)】