説明

有機ケイ素基を有するフェニルピリジン部分を持つイリジウムベースの発光化合物、及び該化合物を発色物質として使用する有機電界発光素子

【課題】発光効率の特性が顕著に改善された発光化合物、及びその化合物を発色物質として用いる有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】
発光性化合物として、具体的には下記構造の化合物が例示される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、緑色発光化合物に関する。より詳しくは、本発明は有機ケイ素基を有するフェニルピリジン部分を持つイリジウムベースの発光化合物、及び該化合物を発色物質として使用する有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、電界発光(EL)素子は自発光表示素子であり、広範な視野角、ハイコントラスト及び迅速な応答時間に関して有利である。そのようなEL素子は、発光層を形成する物質の種類によって、無機EL素子と有機EL素子に分類される。有機EL素子は、無機EL素子に比べて、優れた輝度、駆動電圧及び応答速度特性を有し、様々な色彩を容易に発色する。
【0003】
一般的な有機EL素子は、下から、基板、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、そして陰極を、この順番で形成した形で含む。正孔輸送層、発光層及び電子輸送層は有機化合物からできている有機薄膜である。
【0004】
有機EL素子の製造について以下に簡単に説明する。
【0005】
(1)まず、陽極物質を透明な基板上に被覆して陽極を形成する。インジウムスズ酸化物(ITO)が主に陽極物質として使用される。
【0006】
(2)正孔注入層(HIL)を陽極の上に10〜30nmの厚さで形成する。銅フタロシアニン(CuPc)が主に正孔注入層物質として使用される。
【0007】
(3)正孔輸送層を正孔注入層の上に形成する。正孔輸送層は、正孔注入層上に約30nm乃至約60nmの厚さで4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]−ビフェニル(NPB)を蒸着することによって形成される。
【0008】
(4)有機発光層を正孔輸送層の上に形成する。必要に応じて、ドーパントを有機発光層の物質に添加する。緑色発光の場合、有機発光層物質としてトリス(8−ヒドロキシキノリンアルミニウム)(Alq3)を正孔輸送層上に約30nm乃至約60nmの厚さで蒸
着し、N−メチルキナクリドン(MQD)が主にドーパントとして使用される。
【0009】
(5)電子輸送層(ETL)及び電子注入層(EIL)を有機発光層の上に連続して形成する。あるいは、電子注入/輸送層を有機発光層の上に形成する。緑色発光の場合、Alq3は優れた電子輸送能を有するため、電子注入/輸送層の使用を必要としないこともあ
る。
【0010】
(6)陰極物質を電子注入層の上に被覆し、最後に、得られた構造を保護膜で保護する。
【0011】
上述の構造を有する有機EL素子の作動原理は以下の通りである。
【0012】
電圧が陽極と陰極の間に印加されると、陽極から注入された正孔が正孔輸送層を経由して発光層に移動し、陰極から注入された電子が電子輸送層を経由して発光層に移動する。発光層にてキャリアは互いに再結合してエキシトン(Exciton:励起子)を形成し、該エキシトンは励起状態から基底状態に落ちて、発光層に存在する蛍光分子が光を放射し
、画像形成が達成される。
【0013】
しかしながら、有機発光層物質として使用されてきた従来の発光化合物は、優れた発光特性を示すものの、三重項−三重項消滅に起因する発光効率の低さという不利点を有する。したがって、従来の発光化合物において効率改善の余地がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
したがって、本発明は、従来技術の限界及び不利点に起因する一種以上の問題を実質的に除去する、有機ケイ素基を有するフェニルピリジン部分を持つイリジウムベースの発光化合物、及び、該化合物を発色物質として用いた有機電界発光素子に関する。
【0015】
本発明の目的は、著しく改善された発光効率を有する発光化合物を提供することである。
【0016】
本発明の別の目的は、前記化合物を発色物質として用いる有機電界発光素子を提供することである。
【0017】
本発明の更なる利点、目的、特徴は、部分的には後述され、部分的には以下の記載を精査すれば当業者には明らかであり、若しくは発明の実施から確認し得る。本発明の目的と他の利点は、ここに書かれた説明及び請求項、及び添付図面において特に指摘された構造によって、実現し達成し得る。
【課題を解決するための手段】
【0018】
ここに具体化され広く記述されるように、上記目的と他の利点を、本発明の目的にしたがって得るために、発光化合物は下記化学式1の構造を有する:
【0019】
【化1】

【0020】
式中、L1、L2、L3、R1、R2及びR3(これらは互いに同一であってもあるいは異なっていてもよい)はそれぞれ独立して水素原子、アリール基、アルコキシ基、アルキル基、及び下記化学式2及び3の基からなる群から選択され:
【0021】
【化2】

【0022】
式中、D1、D2及びD3はそれぞれ独立して炭素数1乃至18のアルキル基、炭素数1乃
至18のアルコキシ基、置換又は非置換の炭素数1乃至18のアルキル基及びアリル基、及び、置換又は非置換の炭素数6乃至18のフッ素化アルキル基及びアリル基からなる群から選択され;
【0023】
【化3】

【0024】
式中、D4、D5及びD6はそれぞれ独立して炭素数1乃至18のアルキル基、炭素数1乃
至18のアルコキシ基、置換又は非置換の炭素数1乃至18のアルキル基及びアリル基、及び、置換又は非置換の炭素数6乃至18のフッ素化アルキル基及びアリル基からなる群から選択される。
【0025】
本発明についての前述の概略の説明と、後述の詳細な説明のどちらも例示的及び説明的であって、権利請求された本発明のさらなる説明を提供することを意図したものであることが理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本願に組み入れられそして本願の一部を構成する添付図面は、本発明の実施例を説明し、及び記載と合わせて本発明の原理を説明する役割を果たす。図において:
図1は一般的なOLEDの構造を示す図である;
図2は本発明の化学式4によって示される有機発光化合物の合成手順を示す図である;
図3は本発明の化学式4によって示される有機発光化合物のマススペクトルである;
図4は本発明の化学式4によって示される有機発光化合物のUV/PLスペクトルである;そして、
図5及び6は本発明の化学式4によって示される有機発光化合物を発光層物質として用いたOLEDの特性を示すグラフである。
【0027】
本発明の好ましい実施態様が詳細に言及され、それらの例は添付の図面にて示される。可能な限り、同一の参照番号が、同一又は類似部分を言及するために、一連の図面中に用いられる。
【0028】
本発明の発光化合物は下記化学式1にて示される:
【0029】
【化4】

【0030】
式中、L1、L2、L3、R1、R2及びR3(これらは互いに同一であってもあるいは異なっていてもよい)はそれぞれ独立してアリール基、アルコキシ基、アルキル基、及び下記化学式2及び3の基からなる群から選択され:
【0031】
【化5】

【0032】
式中、D1、D2及びD3はそれぞれ独立して炭素数1乃至18のアルキル基、炭素数1乃
至18のアルコキシ基、置換又は非置換の炭素数1乃至18のアルキル基及びアリル基、及び、置換又は非置換の炭素数6乃至18のフッ素化アルキル基及びアリル基からなる群から選択され;
【0033】
【化6】

【0034】
式中、D4、D5及びD6はそれぞれ独立して炭素数1乃至18のアルキル基、炭素数1乃
至18のアルコキシ基、置換又は非置換の炭素数1乃至18のアルキル基及びアリル基、及び、置換又は非置換の炭素数6乃至18のフッ素化アルキル基及びアリル基からなる群から選択される。
【0035】
化学式1の発光化合物は緑色発光剤として使用され、優れた発光効率を示す。加えて、化学式1の発光化合物は、表示素子の発色物質として有用である。本発明の有機電界発光素子は、化学式1の発光化合物でできている、例えば発光層といった有機膜からなる。本発明の有機電界発光素子は、フェニルピリジン部分を有する一般的なイリジウムベースの化
合物を用いる有機電界発光素子と比べて、著しく改善された発光効率及び輝度特性を示す。
【0036】
化学式1の発光化合物のうち、好ましいものは下記の化学式4の有機発光化合物(化学式1において、L3及びR2がトリメチルシラン、及び、L1、L2、R1及びR3が水素原子である)である。
【0037】
【化7】

【0038】
化学式4の化合物は以下の合成手順によって調製される。
【0039】
1.化合物(A)の合成
【化8】

1,3−ジブロモベンゼンをジエチルエーテルに溶解し、その後そこへ1.2当量のn−ブチルリチウムを−78℃で徐々に加えた。ここで使用したジエチルエーテルは使用前にナトリウムを用いて乾燥させた。反応混合物を室温で40分間攪拌した。その後、反応混合物を−78℃に冷却し、1.2当量のクロロトリメチルシランをそこへ加えた。得られた混合物を室温で10時間攪拌した。水を反応混合物に加え、反応を停止させた。反応混合物をジエチルエーテルを用いて抽出し、続いて減圧蒸留し、化合物(A)を得た(収率:73%)。
【0040】
2.化合物(B)の合成
【化9】

1,3−ジブロモピリジンをジエチルエーテルに溶解し、その後そこへ1.2当量のn−ブチルリチウムを−78℃で徐々に加えた。ここで使用したジエチルエーテルは使用前にナトリウムを用いて乾燥させた。反応混合物を室温で40分間攪拌した。その後、反応混合物を−78℃に冷却し、それから、2当量のトリエチルボレートをそこへ加えた。得られた混合物を室温で12時間攪拌した。反応混合物を徐々に1規定の塩酸溶液に注ぎ、エチルアセテートを用いて抽出し、化合物(B)を得た(収率:35%)。
【0041】
3.化合物(C)の合成
【化10】

1,3−ジブロモピリジンをジエチルエーテルに溶解し、その後そこへ1.2当量のn−ブチルリチウムを−78℃で徐々に加えた。ここで使用したジエチルエーテルは使用前にナトリウムを用いて乾燥させた。反応混合物を室温で40分間攪拌した。1.2当量のクロロトリメチルシランを反応混合物に加えた。得られた混合物を室温で10時間攪拌した。水を反応混合物に加え、反応を停止させた。反応混合物をジエチルエーテルを用いて抽出し、続いて減圧蒸留し、化合物(C)を得た(収率:73%)。
【0042】
4.化合物(D)の合成
【化11】

1.2当量の化合物(B)及び、1当量の化合物(C)を、窒素ガス気流下で2MのK2
CO3(THF)溶液に加えた。反応混合物を5時間還流した。反応混合物を1規定の塩
酸溶液に徐々に注ぎ、反応を停止させ、そしてジエチルエーテルにて抽出し、化合物(D)を得た(収率:92%)。
【0043】
5.化学式4の化合物の合成
【化12】

1当量のイリジウム(III)アセチルアセトネートを窒素ガス気流下でエチレングリコールに加えた。混合物を80℃で30分間攪拌後、5当量の化合物(D)をそこへ加えた。得られた混合物を20時間還流した。反応混合物を室温まで冷却した。反応混合物を1規定の塩酸溶液に注ぎ、攪拌して沈殿物を得た。沈殿物を濾過し、水で洗浄し、溶離溶媒としてジクロロメタンを用いたシリカゲル上のクロマトグラフィーで精製し、化学式4の化合物を得た(収率:24%)。
化学式4の化合物の構造を質量分光分析で同定した。マススペクトルを図3に示す。
【実施例】
【0044】
インジウムスズ酸化物(ITO)をガラス基板上に被覆し、発光面積が3mm×3mmになるようにパターニングし、洗浄した。基板を、基礎圧力1×10-6Torrの真空チャンバーに装着し、ITO上にCuPC(200Å)、NPB(400Å)、発光層(200Å)、BCP(100Å)、Alq3(200Å)、LiF(5Å)、Al(1000Å)の順序で蒸着し、OLEDを製造した。発光層は、ホストとしてCBP、及びドーパントとして化学式4の化合物(8%)を蒸着することによって形成した。該OLEDは、11.1mA/cm2において駆動電圧9.71V、輝度955nits及び色座標(0.316、
0.603)を有すると測定された。
【0045】
図5及び図6に示されたグラフは、本発明のOLEDが優れた発光特性を示すことを表している。
【0046】
本発明の発光化合物は著しく改善された発光効率を示し、発光層物質として該発光化合物を用いたOLEDは、高外部量子効率、高輝度及び低駆動電圧といった、優れた発光特性を示した。
【0047】
本発明の精神又は範囲から離れることなくして、本発明において多様な変更及び変形を為すことが可能であることは、当業者にとって明らかである。
本発明の範囲は、そのため、前述の説明ではなく、後述の請求項によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】図1は一般的なOLEDの構造を示す図である。
【図2】図2は本発明の化学式4によって示される有機発光化合物の合成手順を示す図である。
【図3】図3は本発明の化学式4によって示される有機発光化合物のマススペクトルである。
【図4】図4は本発明の化学式4によって示される有機発光化合物のUV/PLスペクトルである。
【図5】図5は本発明の化学式4によって示される有機発光化合物を発光層物質として用いたOLEDの特性を示すグラフである。
【図6】図6は本発明の化学式4によって示される有機発光化合物を発光層物質として用いたOLEDの特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【0049】
11:基板
12:陽極
13:正孔注入/輸送層
14:発光層
15:電子注入/輸送層
16:陰極
17:基板



【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学式1
【化1】

[式中、L1、L2、L3、R1、R2及びR3(これらは互いに同一であってもあるいは異なっていてもよい)はそれぞれ独立して水素原子、アリール基、アルコキシ基、アルキル基、及び下記化学式2
【化2】

(式中、D1、D2及びD3はそれぞれ独立して炭素数1乃至18のアルキル基、炭素数1
乃至18のアルコキシ基、置換又は非置換の炭素数1乃至18のアルキル基及びアリル基、及び、置換又は非置換の炭素数6乃至18のフッ素化アルキル基及びアリル基からなる群から選択される)、
及び化学式3
【化3】

(式中、D4、D5及びD6はそれぞれ独立して炭素数1乃至18のアルキル基、炭素数1
乃至18のアルコキシ基、置換又は非置換の炭素数1乃至18のアルキル基及びアリル基、及び、置換又は非置換の炭素数6乃至18のフッ素化アルキル基及びアリル基からなる群から選択される)、
の基からなる群から選択される]、
で表されるイリジウムベースの発光化合物。
【請求項2】
1、L2、R1及びR3が水素原子であり、並びに、L3及びR2が以下の化学式2
【化4】

の基であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
【請求項3】
1、L2、L3、R1及びR2が水素原子であり、並びに、R3が以下の化学式2
【化5】

の基であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
【請求項4】
1、L3、R1及びR2が水素原子であり、L2がメチル基であり、並びに、R3が以下の化学式2
【化6】

の基であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
【請求項5】
2、L3、R1及びR3が水素原子であり、L1がメチル基であり、並びに、R2が以下の化学式2
【化7】

の基であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
【請求項6】
1、L3、R1及びR3が水素原子であり、L2がメチル基であり、並びに、R2が以下の化学式2
【化8】

の基であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
【請求項7】
1、L3、R1及びR2が水素原子であり、L2がメチル基であり、並びに、R3が以下の化学式2
【化9】

の基であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
【請求項8】
1、L3、R1及びR2が水素原子であり、L2がメチル基であり、並びに、R3が以下の化学式2
【化10】

の基であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
【請求項9】
2、L3、R1及びR2が水素原子であり、L1がメチル基であり、並びに、R3が以下の化学式2
【化11】

の基であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
【請求項10】
1、L3、R1及びR3が水素原子であり、L2が以下の化学式3
【化12】

の基であり、並びに、R2が以下の化学式2
【化13】

の基であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物。
【請求項11】
【化14】

で表されるイリジウムベースの発光化合物。
【請求項12】
請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載のイリジウムベースの発光化合物を発色物質として用いる有機電界発光素子。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2006−117661(P2006−117661A)
【公開日】平成18年5月11日(2006.5.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−291589(P2005−291589)
【出願日】平成17年10月4日(2005.10.4)
【出願人】(596066770)エルジー エレクトロニクス インコーポレーテッド (384)
【Fターム(参考)】