説明

アントラセン化合物及びこれを用いた有機エレクトロルミネセントデバイス

【課題】製造工程が簡易で、かつ、有機エレクトロルミネセントデバイスに用いられたときの電界発光の発光効率が良好なアントラセン化合物、及び、これを用いた有機発光電界デバイスを提供する。
【解決手段】トリフェニルシリル基等のシリル基を有するフェニル基を9位及び10位に有するアントラセン化合物。該アントラセン化合物は、青色有機エレクトロルミネセントデバイスのホスト材料、あるいは有機エレクトロルミネセントデバイスのホール輸送層材料、又は、電子輸送層材料としても有用なものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アントラセン化合物に関し、より詳細には、有機エレクトロルミネセントデバイスの電界発光材料となる、2つのシリルフェニル基(silyl-phenyl group)を有するアントラセン化合物に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯電話機、PDA及びノートブック型コンピュータなどといった電子製品の発展と広範な応用に伴い、電力消費がより少なく、占有スペースがより小さいフラットディスプレイ素子への需要が高まっている。有機エレクトロルミネセントデバイスは、自発光、高輝度、広視野角、高速応答であると共に、製造がよりシンプルであるため、人気の高い工業的ディスプレイとなっている。
【0003】
典型的な有機エレクトロルミネセントデバイスは、有機エレクトロルミネセント層によって隔てられた陽極層と陰極層を含むサンドイッチ構造の素子として知られている。陰極層から注入される電子と陽極層から注入されるホールとが、電位差を有する電界を作り出すことによって、電子とホールが移動して有機エレクトロルミネセント層に集まり、これらが再結合することで発光が生じることとなっている。
【0004】
この有機エレクトロルミネセント層の材料として、アントラセン化合物がよく用いられている。特許文献1には、ホール輸送層として用いられる、下記構造を有するアントラセン誘導体が開示されている。
【0005】
【化1】

(式中、R、R、R及び Rはそれぞれ独立に、C1−24アルキル基、C5−20アリール基又はC5−20ヘテロアリール基である。)
【0006】
特許文献2には、発光層材料として用いられる、下記構造を有するアントラセン誘導体が開示されている。
【0007】
【化2】

【0008】
特許文献3には、下記構造を有したアリールシランが開示されている。
【0009】
【化3】

【0010】
しかしながら、これらの化合物及びその他の従来より用いられている化合物は、製造工程がかなり複雑であり、かつ、有機エレクトロルミネセントデバイスに用いられたときの電界発光の発光効率が低い。この点、有機エレクトロルミネセント化合物のさらなる改善は、各種フラットパネルディスプレイ応用分野において望まれるところである。
【特許文献1】米国特許第6465115号明細書
【特許文献2】米国特許第6543199号明細書
【特許文献3】米国特許第6310231号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の目的は、アントラセン化合物及びこれを用いた有機発光電界デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明は、一般式(I)に示される構造を有したアントラセン化合物を提供する。さらに、一般式(I)による該アントラセン化合物の炭素原子に結合される少なくとも1つの水素原子は、任意で、C1−10アルキル基、C1−10アルコキシ基、フェニル基、又はハロゲン原子で置換される。
【0013】
【化4】

(R及びRはそれぞれ独立に、水素、置換された若しくは置換されていないC6−20アリール基、置換された若しくは置換されていない2〜5個の炭素原子を有するヘテロアリール基、又は置換された若しくは置換されていないC1−12アルキル基であり、かつ、Rはそれぞれ独立に、置換された若しくは置換されていないC6−20アリール基、又は置換された若しくは置換されていないC1−12アルキル基であり、このうちの置換基は、C1−10アルキル、C1−10アルコキシ、フェニル、又はハロゲンである。)
【0014】
また、本発明は、陽極、陰極、及びこれらの間に位置する有機エレクトロルミネセント層を含んでなり、該エレクトロルミネセント層が、前期した一般式(I)によるアントラセン化合物を含む、有機エレクトロルミネセントデバイスをも提供する。
【発明の効果】
【0015】
本発明によるアントラセン化合物をホスト材料として有機エレクトロルミネセントデバイスに用いることで、デバイスの青色光の発光効率を上昇させることができる。さらに、本発明によるアントラセン化合物は、シリルフェニル基を有することから、有機エレクトロルミネセントデバイスのホール輸送層材料又は電子輸送層材料にもなり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下に、添付の図面を参照としながら、詳細に説明する。
アントラセン化合物の各例での特徴は、そのアントラセン基の9−及び10−位置にあるシリルフェニル置換基に顕著に認められる。具体的には、該アントラセン化合物は、一般式(I)に示される構造を有するものであり得る。
【0017】
【化5】

【0018】
ここで、R及びRはそれぞれ独立に、水素、置換された若しくは置換されていないC6−20アリール基、置換された若しくは置換されていない2〜5個の炭素原子を有するヘテロアリール基、又は置換された若しくは置換されていないC1−12アルキル基である。R及びRがそれぞれ独立に、水素、置換された若しくは置換されていないC6−10アリール基、置換された若しくは置換されていない4〜5個の炭素原子を有するヘテロアリール基、又は置換された若しくは置換されていないC1−4アルキル基であるとより好ましい。
【0019】
はそれぞれ独立に、置換された若しくは置換されていないC6−20アリール基、又は置換された若しくは置換されていないC1−12アルキル基である。Rがそれぞれ独立に、置換された若しくは置換されていないC6−10アリール基、又は置換された若しくは置換されていないC1−3アルキル基であるとより好ましい。
【0020】
、R及びRの置換された若しくは置換されていないC6−20アリール基には、フェニル、2−メチルフェニル、3−メチルフェニル、4−メチルフェニル、
4−エチルフェニル、ビフェニル、4−メチルビフェニル、4−エチルビフェニル、4−シクロヘキシルビフェニル、テルフェニル、3,5−ジクロロフェニル、ナフチル、5−メチルナフチル、アントリル又はピレニルが含まれるが、これらに限定されることはない。
【0021】
、R及びRの置換された若しくは置換されていないC1−12アルキル基には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−フェニルイソプロピル、トリクロロメチル又はトリフルオロメチルが含まれるが、これらに限定されることはない。
【0022】
また、一般式(I)によるアントラセン化合物の炭素原子に結合される少なくとも1つの水素原子は、任意で、C1−10アルキル基、C1−10アルコキシ基、フェニル基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい。
【0023】
さらに、一般式(I)に示される構造を有したアントラセン化合物は、下記式で示される化合物でもあり得る。
【0024】
【化6】

【0025】
【化7】

【0026】
【化8】

【0027】
【化9】

【0028】
【化10】

【0029】
【化11】

【0030】
【化12】

【0031】
【化13】

【0032】
【化14】

【0033】
【化15】

【0034】
【化16】

【0035】
【化17】

【0036】
【化18】

【0037】
【化19】

【0038】
【化20】

【0039】
【化21】

【0040】
【化22】

【0041】
【化23】

【0042】
以下で述べる実施例は、その範囲を限定することなく本発明をより完全に説明するためのものであり、当業者であれば数々の調整や変更は自明であろう。
【0043】
実施例1
アントラセン化合物(I)
窒素雰囲気下で、1,3−ジブロモベンゼン5.7g(24mmol)及びテトラヒドロフラン(THF)100mlを丸底フラスコに入れた。続いて、その丸底フラスコに、−78℃下で、n−ブチルリチウム9.6ml(24mmol、2.5M)を滴下してゆっくり加えた。これらを混合し、30分間反応させたのち、丸底フラスコに、−78℃下で、THF30mlに溶解したアントラセン2.5g(12mmol)を滴下してゆっくり加えた。そして、室温で24時間反応させ、得られた混合物を混合溶媒(酢酸エチル:HO)で抽出してから、無水MgSOで乾燥し、ろ過、濃縮して、中間物(1)を得た。
【0044】
反応瓶に、ヨード化カリウム4.7g(29mmol)、次亜リン酸ナトリウム一水和物6.8g(58mmol)、酢酸50ml、及び中間物(1)を入れて加熱し、2時間還流させた。冷却してから瓶内の白色沈殿物を収集し、カラムクロマトグラフィで精製して、4.5gの中間物(2)を得た。上記調製による反応を以下に示す。
【0045】
【化24】

【0046】
中間物(2)6g(12.3mmol)を無水THF150ml中に溶解した。続いて、その溶液に、n−ブチルリチウム11.3ml(27mmol、2.4M)をゆっくり滴下して加えた。混合し、30分間反応させたのち、その溶液に−78℃下で、(20mlのTHFに溶解した)トリフェニルシリルクロリド8g(27.1mmol)をゆっくり滴下して加えた。そして、室温で16時間反応させてから、得られた混合物をろ過し、混合溶媒(エタノール:ヘキサン=1:1)で洗浄したのち、濃縮して、白色の固体としての粗生成物を得、これを昇華により精製することで、アントラセン化合物(I)4.0gを得た。上記調製による反応を以下に示す。
【0047】
【化25】

【0048】
このときの分析データは、
H NMR(400MHz,CDC1):δ 7.3〜7.5(m,23H)、7.5〜7.7(m,15H)、7.7〜7.84(m,8H)、FAB−MS:m/e
= 847(M+)であった。
【0049】
実施例2
アントラセン化合物(II)
1,3−ジブロモベンゼンを1,4−ジブロモベンゼンに置き換えたこと以外、実施例1と同じようにして実施例2を実行した。そして、精製後、アントラセン化合物(II)を得た。実施例2による反応を以下に示す。
【0050】
【化26】

【0051】
図1に示されるフォトルミネセンススペクトルは、アントラセン化合物(I)及び(II)がいずれも最大発光波長420nmで、青色を発光することを示している。
【0052】
さらに、インジウムスズ酸化物(ITO)膜を備えるガラス基板と、ホール注入層と、ホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、フッ化リチウム層と、アルミニウム電極とを含み、これらがこの順で接合されてなる有機エレクトロルミネセントデバイスをも提供する。ホール注入層、ホール輸送層、発光層及び電子輸送層は、エレクトロルミネセント層として機能し、これらのうち少なくとも1層はアントラセン化合物を含んでおり、その具体例は、下記一般式(I)により示されるものであって、例えば、(実施例1に開示された)アントラセン化合物(I)、又は(実施例2に開示された)アントラセン化合物(II)である。
【0053】
【化27】

【0054】
デバイスに関する実施例1
インジウムスズ酸化物(ITO)膜を備えた750nmのガラス基板を準備し、引き続き、超音波攪拌により、洗浄剤、アセトン及びエタノールで洗浄した。窒素吹き付けで乾燥させたのち、ITO膜をuv/オゾン処理した。続いて、10−4paの雰囲気下で、ITO膜上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、フッ化リチウム層、及びアルミニウム電極を順次形成して、有機エレクトロルミネセントデバイス(1)を得た。明確に理解されるよう、以下のとおりにこれら材料及びこれらから形成される層を説明する。
【0055】
ホール注入層は、厚さが60nmであり、2T−NATA(4,4’,4”−トリ(N−(2ナフチル)−N−アニリン)−トリフェニルアミン)から構成される。ホール輸送層は、厚さが30nmであり、NPB(N,N'−ジ−1−ナフチル−N,N'−ジフェニル−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン)から構成される。発光層は、厚さが30nmであり、ドーパントとしてのTBPe(2,5,8,11−テトラ−tert−ブチル−ペリレン)と、発光材料としての(実施例1に開示された)アントラセン化合物(I)とから構成されるものであり、アントラセン化合物(I)とドーパントとの重量比は100:2.5である。電子輸送層は、厚さが30nmであり、Alq(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム)から構成される。フッ化リチウム層は10Åの厚さを有し、アルミニウム電極の厚さは100nmである。
【0056】
上記有機エレクトロルミネセントデバイス(1)の発光構造を次のように表わすことができる。
ITO 750nm/2T−NATA 60nm/NPB 300Å/
アントラセン化合物(I):TBPe 100:2.5 30nm/
Alq30nm/LiF 10Å/Al 100nm
【0057】
デバイスの実施例1で説明した有機エレクトロルミネセントデバイス(1)の光学特性についての測定結果を表1に示す。
【0058】
【表1】

【0059】
一般式(I)によるアントラセン化合物は、フォトルミネセント及びエレクトロルミネセント特性を示す。本発明の一部実施形態において、ホスト材料としてアントラセン化合物を用いた有機エレクトロルミネセントデバイスは、バイアス電圧を受けて、高発光効率で青色光を発光する。さらに、一般式(I)によるアントラセン化合物は、そのシリルフェニル基のために、有機エレクトロルミネセントデバイスのホール輸送層材料又は電子輸送層材料ともなり得る。
【0060】
以上、本発明を実施例のかたちで説明すると共に、好ましい実施形態によって説明したが、本発明がこれらに限定されないことは言うまでもない。つまり、添付の特許請求の範囲が、本発明の精神と範囲に包含されるような変更や調整の全てを含むと解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】アントラセン化合物の例(I)及び(II)の波長と強度を示すフォトルミネセントスペクトルである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(I):
【化1】

(式中、R及びRがそれぞれ独立に、水素、置換された若しくは置換されていないC6−20アリール基、置換された若しくは置換されていない2〜5個の炭素原子を有するヘテロアリール基、又は置換された若しくは置換されていないC1−12アルキル基であり、かつ、
がそれぞれ独立に、置換された若しくは置換されていないC6−20アリール基、又は置換された若しくは置換されていないC1−12アルキル基であり、上述の置換基が、C1−10アルキル、C1−10アルコキシ、フェニル、又はハロゲンである。)
を有するアントラセン化合物。
【請求項2】
のうち少なくとも1つがフェニル基である請求項1記載のアントラセン化合物。
【請求項3】
のうち少なくとも1つがメチル基である請求項1記載のアントラセン化合物。
【請求項4】
アントラセン化合物が、下記構造式で示される化合物であり、前記アントラセン化合物の炭素原子に結合される少なくとも1つの水素原子が、任意で、C1−10アルキル基、C1−10アルコキシ基、フェニル基、又はハロゲン原子で置換される、請求項1記載のアントラセン化合物。
【化2】

【化3】

【化4】

【化5】

【化6】

【化7】

【化8】

【化9】

【化10】

【化11】

【化12】

【化13】

【化14】

【化15】

【化16】

【化17】

【化18】

【化19】

【請求項5】
請求項1に記載のアントラセン化合物を含む有機エレクトロルミネセントデバイスの発光構造体。
【請求項6】
アントラセン化合物はホスト材料である請求項5記載の発光構造体。
【請求項7】
基板、
前記基板上に形成される陽極、
前記陽極上に形成される有機エレクトロルミネセント層、及び、
前記有機エレクトロルミネセント層上に形成される陰極、を含む有機エレクトロルミネセントデバイスであって、
前記有機エレクトロルミネセント層が、下記一般式(I)で示されるアントラセン化合物を含んでいる、有機エレクトロルミネセントデバイス。
【化20】

(式中、R及びRがそれぞれ独立に、水素、置換された若しくは置換されていないC6−20アリール基、置換された若しくは置換されていない2〜5個の炭素原子を有するヘテロアリール基、又は置換された若しくは置換されていないC1−12アルキル基であり、かつ、
がそれぞれ独立に、置換された若しくは置換されていないC6−20アリール基、又は置換された若しくは置換されていないC1−12アルキル基であり、上述の置換基は、C1−10アルキル、C1−10アルコキシ、フェニル、又はハロゲンである。)
【請求項8】
のうち少なくとも1つがフェニル基である請求項7記載のデバイス。
【請求項9】
のうち少なくとも1つがメチル基である請求項7記載のデバイス。
【請求項10】
アントラセン化合物が、下記構造式で示される化合物であり、前記アントラセン化合物の炭素原子に結合される少なくとも1つの水素原子が、任意で、C1−10アルキル基、C1−10アルコキシ基、フェニル基、又はハロゲン原子で置換される、請求項7記載のデバイス。
【化21】

【化22】

【化23】

【化24】

【化25】

【化26】

【化27】

【化28】

【化29】

【化30】

【化31】

【化32】

【化33】

【化34】

【化35】

【化36】

【化37】

【化38】

【請求項11】
有機エレクトロルミネセント層が、一般式(I)によるアントラセン化合物を有した発光層を含む、請求項7記載のデバイス。
【請求項12】
発光層がアントラセン化合物をホスト材料として含む青色発光層である、請求項11記載のデバイス。

【図1】
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【公開番号】特開2006−28175(P2006−28175A)
【公開日】平成18年2月2日(2006.2.2)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2005−195650(P2005−195650)
【出願日】平成17年7月5日(2005.7.5)
【出願人】(501358079)友達光電股▼ふん▲有限公司 (220)
【Fターム(参考)】