説明

非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体、その製造方法、これを含む有機電気発光素子用有機薄膜材料及びこれを利用した有機電気発光素子

【課題】高い効率と長寿命の有機電気発光素子を提供することができる非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体を提供すること。
【解決手段】中心構造のアリール化合物であるArに置換基として2級アミンと3級アミンを導入し、分子の構造内に対称軸及び対称面を有しないようにした下記化学式1で表されることを特徴とする非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体。



[前記化学式1において、Arは炭素数10〜20の2価のアリール基であり、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体、その製造方法、これを含む有機電気発光素子用有機薄膜材料及びこれを利用した有機電気発光素子に関するものである。
【背景技術】
【0002】
最近、表示装置の大型化に伴って空間の占有が小さい平面表示素子の要求が増大するに連れ、軽量化及び視野角の拡大が強調されている。従って、自己発光現象を利用するもので、軽量化及び広い視野角、速い応答速度を長所とする新しい平面表示素子である有機電気発光素子が浮上している。
【0003】
有機電気発光素子は、電界を印加することで正極から注入された正孔と負極から注入された電子の再結合エネルギによって蛍光性物質が発光する原理を利用する自発光素子である。イーストマン・コダック社のタング(C.W.Tang)などによって積層型素子による低電圧駆動有機電気発光素子(C.W.Tang、S.A.Vanslyke、Applied Physics Letters、51巻、913項、1987年など)が報告されて以来、有機物質を構成材料とする有機電気発光素子に関する研究が活発に実施されている。
【0004】
有機発光素子において、その寿命に最も大きい影響を与えるのは青色発光材料であり、従来には青色発光材料を改良して寿命を改善しようとする様々な試みがあった。このうち、従来に主に開発されたのは有機発光材料であり、ジストリル化合物を使用し、追加にスチリルアミンなどを添加することで高効率の有機電気発光素子を図るか(国際特許公開公報第94−6175号)、大韓民国公開特許公報第KR2002−0070333号には、中心部はジフェニルアントラセン構造を有し、アリール基が末端に置換された青色発光化合物及びこれを利用した有機電気発光素子が開示されているが、発光効率及び輝度が充分ではないという問題点があった。また、米国登録特許公報第US6852429号、大韓民国公開特許公報第2005−0107809号及び第2006−0006760号には、置換されたピレン系化合物を利用した有機電気発光素子が開示されているが、青色の色純度が低いという問題点があった。
【0005】
一方、高品位の濃い青色を具現するため、発光材料のホスト材料としてフェニルアントラセン誘導体を利用するか(日本特許公開第1996−012600号)、アントラセンの9、10位置にナフチル基を有する材料を利用するか(日本特許公開第1999−3782号)、アントラセンの9、10位置にフルオランテン基を有する素子材料を利用する(日本特許公開第2001−257074号)などの方法が開示されている。このように、アントラセン誘導体を使用する研究が多く進行されたが、素子寿命の問題と共に均一な薄膜の形成が容易でないためなど、成膜加工性が優秀でなく、耐熱性が優秀でなく、板状構造の故、蒸着の際分子相互間の凝集(aggregation)が発生し、特に高効率及び高品位の青色発光と共に長寿命を実現するには問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従って、本発明は、高い効率と長寿命の有機電気発光素子を提供することができる非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体を提供することにその目的がある。
【0007】
本発明の他の目的は、前記アリールアミン誘導体を容易に製造することができる非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体の製造方法を提供することにある。
【0008】
本発明の更に他の目的は、前記非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体を含む有機電気発光素子用有機薄膜材料を提供することにある。
【0009】
本発明の更に他の目的は、前記有機電気発光素子用有機薄膜材料を利用した有機電気発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記目的を達成するための本発明は、中心構造のアリール化合物であるArに置換基で2級アミンと3級アミンを導入し、分子の構造内に対称軸及び対称面を有しないようにした下記化学式1で表されることを特徴とする非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体を提供する。
【0011】
【化1】


[前記化学式1において、Arは炭素数10〜20の2価のアリール基であり、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【0012】
前記化学式1で表される化合物において、Arはナフタレン、ピレン、ぺリレン又はペンタセンから選択されることが好ましい。特に、前記化学式1で表される化合物において、Arがナフタレンである下記化学式2で表される化合物又はArがピレンである下記化学式3で表される化合物であることが更に好ましい。
【0013】
【化2】


[前記化学式2において、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、ナフタレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、ナフタレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【0014】
【化3】


[前記化学式3において、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、ピレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、ピレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【0015】
前記化学式1において、Arは下記化学式4で表されるアリール基、化学式5で表されるアリール基、化学式6で表されるアリール基、化学式7で表されるアリール基、化学式8で表されるアリール基、化学式9で表されるアリール基、化学式10で表されるアリール基、化学式11で表されるアリール基及び化学式4〜化学式11で表されるアリール基のうち少なくとも二つのアリール基が互いに連結されたアリール基からなる群より選択されるアリール基であることが好ましい。
【0016】
【化4】


[前記化学式4において、kは1〜3の整数である。]
【0017】
【化5】


[前記化学式5において、lは1又は2である。]
【0018】
【化6】


[前記化学式6において、mは1又は2であり、Rはそれぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の不飽和環を形成してもよいシクロアルキル基又は炭素数1〜20のアルコキシ基である。]
【0019】
【化7】

【0020】
【化8】


[前記化学式8において、nは1〜3の整数である。]
【0021】
【化9】


[前記化学式9において、oは1又は2である。]
【0022】
【化10】


[前記化学式10において、pは1又は2である。]
【0023】
【化11】


[前記化学式11において、qは1又は2であり、Rは炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基である。]
【0024】
前記化学式1において、中心のアリール化合物であるArの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有し、それぞれ独立的に炭素数6〜30のアリール基であるものであり、それぞれ下記化学式12で表されるアリール基、化学式13で表されるアリール基、化学式14で表されるアリール基、化学式15で表されるアリール基、化学式16で表されるアリール基、化学式17で表されるアリール基、化学式18で表されるアリール基、化学式19で表されるアリール基及び化学式12〜化学式19で表されるアリール基のうち少なくとも二つのアリール基が互いに連結されたアリール基からなる群より選択されるアリール基であることが好ましい。
【0025】
【化12】

【0026】
【化13】

【0027】
【化14】

【0028】
【化15】

【0029】
【化16】

【0030】
【化17】

【0031】
【化18】

【0032】
【化19】


[前記化学式19において、RとRはそれぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の不飽和環を形成してもよいシクロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基又は炭素数6〜12のアリール基である。]
【0033】
好ましくは、前記化学式1において、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Arは、それぞれ少なくとも一つの水素位置が互いに独立的で、重水素、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、シアノ基又はトリフルオロメチル基、炭素数1〜6のアルキル基で形成されるアルキルシリル基、炭素数4〜8で形成されるヘテロ元素を含んでもよいアリールシリル基からなる群より選択された置換基で置換されてもよい。
【0034】
本発明の目的を達成するため、本発明は、下記反応式1に示したように、互いに同じであるか異なる作用基で二置換されたアリール化合物を出発物質にし、アリールアミン化反応又は鈴木カップリング(Suzuki−coupling)反応を介して作用基を順次的に2級アミンまたは3級アミン基に置換させ、分子の構造内に対称軸及び対称面を有しない前記化学式1で表される非対称構造の化合物を製造することを特徴とする非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体の製造方法を提供する。
【0035】
【化20】


[前記反応式1において、XとYは互いに同じであるか異なるもので、アリールアミン化反応が可能な作用基を示し、Arは炭素数10〜20の2価のアリール基であり、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arはそのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【0036】
前記反応式1において、Arはナフタレン、ピレン、ペリレン又はペンタセンから選択されることが好ましく、特に下記反応式2と反応式3に示したように、ナフタレン又はピレンであることが更に好ましい。
【0037】
【化21】


[前記反応式2において、X、Y、Ar〜Arは、前記反応式1で定義した通りである。]
【0038】
【化22】


[前記反応式3において、X、Y、Ar〜Arは、前記反応式1で定義した通りである。]
【0039】
本発明の更に他の目的のため、本発明は、前記化学式1で表される非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体を含むことを特徴とする有機電気発光素子用有機薄膜材料を提供する。
【0040】
本発明の更に他の目的のため、本発明は、正極、負極及び前記正極と負極との間に位置される多数の有機薄膜層を具備した有機電気発光素子において、前記多数の有機薄膜層のうち少なくとも一つの層に前記化学式1で表される非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体が含まれることを特徴とする有機電気発光素子を提供する。
【0041】
前記有機薄膜層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層及び電子輸送層のうちから選択された少なくとも一つを含んでもよい。特に、前記有機薄膜層は発光層であることが好ましい。また、前記有機薄膜層は、ホスト化合物とドーパント化合物を含有することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の一実施例による有機電気発光素子の構造を概略に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0043】
以下、本発明の更に詳しくに説明する。下記具体的な説明は、本発明を一例に挙げて説明するものであるため、本発明がこれに限ることはない。
【0044】
本発明は、中心構造のアリール化合物に2級アミンと3級アミンを置換基で導入することにより、分子の構造内にいかなる対称軸及び対称面を有しない、下記化学式1で表される非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体を提供する。
【0045】
【化23】


[前記化学式1において、Arは炭素数10〜20の2価のアリール基であり、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【0046】
前記化学式1で表される化合物において、Arはナフタレン、ピレン、ペリレン又はペンタセンから選択されることが好ましい。特に、前記化学式1で表される化合物において、Arがナフタレンである下記化学式2で表される化合物又はArがピレンである下記化学式3で表される化合物であることが更に好ましい。
【0047】
【化24】


[前記化学式2において、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、ナフタレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、ナフタレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【0048】
【化25】


[前記化学式3において、Ar〜Arは、ナフタレンがピレンであること以外には前記化学式2で定義した通りである。]
【0049】
前記化学式1において、Arは下記化学式4で表されるアリール基、化学式5で表されるアリール基、化学式6で表されるアリール基、化学式7で表されるアリール基、化学式8で表されるアリール基、化学式9で表されるアリール基、化学式10で表されるアリール基、化学式11で表されるアリール基及び化学式4〜化学式11で表されるアリール基のうち少なくとも二つのアリール基が互いに連結されたアリール基からなる群より選択されるアリール基であることが好ましい。
【0050】
【化26】


[前記化学式4において、kは1〜3の整数である。]
【0051】
【化27】


[前記化学式5において、lは1又は2である。]
【0052】
【化28】


[前記化学式6において、mは1又は2であり、Rはそれぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の不飽和環を形成してもよいシクロアルキル基又は炭素数1〜20のアルコキシ基である。)
【0053】
【化29】

【0054】
【化30】


[前記化学式8において、nは1〜3の整数である。]
【0055】
【化31】


[前記化学式9において、oは1又は2である。]
【0056】
【化32】


[前記化学式10において、pは1又は2である。]
【0057】
【化33】


[前記化学式11において、qは1又は2であり、Rは炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基である。]
【0058】
前記化学式1において、中心のアリール化合物であるArの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arはそのうち少なくとも一つが異なる構造を有するものであり、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有するものでそれぞれ独立的に炭素数6〜30のアリール基であるものであり、それぞれ下記化学式12で表されるアリール基、化学式13で表されるアリール基、化学式14で表されるアリール基、化学式15で表されるアリール基、化学式16で表されるアリール基、化学式17で表されるアリール基、化学式18で表されるアリール基、化学式19で表されるアリール基及び化学式12〜化学式19で表されるアリール基のうち少なくとも二つのアリール基が互いに連結されたアリール基からなる群より選択されたアリール基であることが好ましい。
【0059】
【化34】

【0060】
【化35】

【0061】
【化36】

【0062】
【化37】

【0063】
【化38】

【0064】
【化39】

【0065】
【化40】

【0066】
【化41】


[前記化学式19において、RとRはそれぞれ独立的に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の不飽和環を形成してもよいシクロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基又は炭素数6〜12のアリール基である。]
【0067】
好ましくは、前記化学式1におけるAr、Ar、Ar、Ar、Ar、Arは、それぞれ少なくとも一つの水素位置が互いに独立に、重水素、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、シアノ基又はトリフルオロメチル基、炭素数1〜6のアルキル基で形成されるアルキルシリル基、炭素数4〜8で形成されるヘテロ元素を含んでもよいアリールシリル基からなる群より選択された置換基で置換されてもよい。
【0068】
前記化学式1で表される化合物において、Arがナフタレンである前記化学式2で表される化合物の具体的な例としては、下記化学式20〜25で表される化合物が挙げられる。しかし、本発明がこれに限ることはない。
【0069】
【化42】

【0070】
前記化学式1で表される化合物において、Arがピレンである前記化学式3で表される化合物の具体的な例としては、下記化学式26〜63で表される化合物が挙げられる。しかし、本発明がこれに限ることはない。
【0071】
【化43】

【0072】
【化44】

【0073】
【化45】

【0074】
【化46】

【0075】
【化47】

【0076】
本発明による化学式1で表される一つの分子内に対称軸及び対称面を有しない非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体を合成する方法は、下記反応式1に示したように、互いに同じであるか異なる作用基で二置換された中心構造のアリール化合物を出発物質とし、公知されたアリールアミン化反応又は鈴木カップリング反応を介して作用基を順次的に2級アミン又は3級アミン基に置換させると容易に製造することができる。
【0077】
【化48】


[前記化学式1において、Arは炭素数10〜20の2価のアリール基であり、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち一つが異なる構造を有し、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【0078】
前記反応式1において、Arはナフタレン、ピレン、ペリレン又はペンタセンから選択されることが好ましく、特に下記反応式2及び反応式3で見る通り、ナフタレン又はピレンであることが更に好ましい。
【0079】
【化49】


[前記反応式2において、X、Y、Ar〜Arは、前記反応式1で定義した通りである。]
【0080】
【化50】


[前記反応式3において、X、Y、Ar〜Arは、前記反応式1で定義した通りである。]
【0081】
前記反応式1において、XとYはハロゲン、アミン、ヒドロキシ基から選択されることが好ましいが、これに限ることはなく、順次的な反応を介して互いに異なる置換基を導入することができる官能基であれば、全て本発明に含まれる。
【0082】
更に詳しい例を挙げると、本発明による化学式1で表される非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体は、互いに同じであるか異なる作用基で二置換されたアリール化合物、例えば、互いに同じであるか異なるハロゲン、ハロゲンとアミン、又はハロゲンとヒドロキシ基を有する中心構造のアリール化合物を出発物質とし、前記出発物質は、アリールアミン又はアリールアミンのボロニックアシッドと順次的に反応させると容易に非対称構造の化合物を得ることができる。
【0083】
互いに同じであるか異なる作用基で二置換された中心構造のアリールアミン化合物を提供するための2級アミンと3級アミンを導入するためのアリールアミンとアリールハロゲン化合物とのアリール−アリールカップリング反応は、これまで数多くの報告がなされており、これらに記載された反応条件で実施すると、容易に本発明による化学式1で表される非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミンピレン誘導体を製造することができる。特に、銅(Cu)を利用したカップリング反応(Canadian Journal Chemistry、61、1983、86〜91)、t−BuOKを利用する反応(Organic Letters、5、19、2003、3515〜3518)以外に、ニッケル触媒を利用する反応(Organic Letters、7、11、2005、2209〜2211)、パラジウム触媒を利用する反応(Journal of Organic Chemistry、64、15、1999、5575〜5580)が知られている。
【0084】
そして、ボロニックアシッド化反応を介してアミノ基を導入する鈴木カップリング反応に対してもこれまで数多くの報告(文献「Chem、Rev.、Vol.95、No.7、2457(1995)」など)がなされており、これらに記載された反応条件においても実施することができる。前記鈴木カップリング反応は、普通は常圧下で窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性雰囲気の下で実施されるが、必要に応じて加圧条件下で実施することもできる。反応温度は15〜300℃の範囲であるが、特に好ましくは30〜200℃である。
【0085】
本発明によるボロニックアシッド化反応は、公知の方法(日本化学会編・実験化学講座第4版24巻61〜90項及びJ.Org.Chem.、Vol.60、7508(1995)など)によって実施することができる。
【0086】
互いに同じであるか異なる作用基で二置換されたピレン化合物に、互いに異なる置換基を導入して化学式1で表される非対称構造のアリールアミンピレン誘導体を合成するために使用されるアリールアミンとしては、下記化学式64〜69で選択された構造の化合物が使用されてもよく、アリールボロニックアシッドとしては、下記化学式70〜74で選択された構造の化合物が使用されてもよいが、これに限ることはない。
【0087】
【化51】

【0088】
【化52】

【0089】
上述したように、中心構造のアリール化合物に2級アミンと3級アミンを導入して一つの分子内に対称軸及び対象面を有しないようにした本発明による化学式1で表される非対称構造のアリールアミン誘導体は、有機電気発光素子に適用する場合、従来技術で提示した同じ2級アミン又は3級アミンが導入された構造のアリールアミン誘導体に比べ、青色の色純度がよく格段に向上された青色発光効率と長寿命効果が得られる。
【0090】
以下では、本発明による有機電気発光素子用有機薄膜材料及び有機電気発光素子を説明する。
【0091】
本発明は、前記化学式1で表される非対称構造のアリールアミン誘導体を含む有機電気発光素子用有機薄膜材料を提供する。前記化学式1で表される非対称構造のアリールアミン誘導体を含有する有機電気発光素子用有機薄膜材料であれば全て本発明に含まれる。
【0092】
本発明によると、前記化学式1で表される非対称構造を有するアリールアミン誘導体を含む有機薄膜材料は、発光材料又はドーパント材料であることが好ましい。
【0093】
本発明による化学式1の非対称構造を有するアリールアミン誘導体を除いた有機電機発光素子用有機薄膜材料は、本技術分野において広く知られているため、これに対する詳しい説明は省略する。但し、本発明の有機電機発光素子に対する説明で一例を挙げて説明する。
【0094】
本発明による有機電気発光素子は、正極、負極及び前記正極と負極との間に位置される多数の有機薄膜層を具備した有機電気発光素子において、前記有機薄膜層のうち少なくとも一つの層に前記有機電気発光素子用有機薄膜材料が含まれる。
【0095】
前記有機薄膜層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層及び電子輸送層のうちから選択される少なくとも一つを含む。更に好ましくは、前記有機電気発光素子用有機薄膜材料が含まれる有機薄膜層は発光層であることが好ましい。
【0096】
更に具体的な一例を挙げて説明すると以下のようである。
【0097】
図1は、本発明の一実施例による有機電池発光素子の断面図である。図示されたように、基板1、正極2、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、負極7を具備してもよい。前記電子輸送層6と負極7との間に電子注入層(図示せず)を、正極2と正孔輸送層4との間に正孔注入層3を更に含んでもよい。
【0098】
ここで、正極2と負極7との間に置かれ得る正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、電子注入層(図示せず)などが有機薄膜層に該当し、これらの全て又は一部に前記化学式1で表される非対称構造のアリールアミン誘導体が含まれた有機薄膜材料が含まれる。
【0099】
前記正極2材料の例としては、ITO、IZO、スズオキサイド、亜鉛オキサイド、亜鉛アルミニウムオキサイド及びチタニウムニトライドなどの金属オキサイド又は金属ニトライドと、金、プラチナ、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルト、鉛、モリブデン、タングステン、タンタリウム、ニオビウムなどの金属と、このような金属の合金又は銅ヨード化物の合金と、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリ(3−メチルチオフェン)、及びポリフェニルレンサルファイドなどの伝導性重合体と、がある。前記正極2は、上述した材料のうち一つのタイプでのみ形成されるか、又は複数個の材料の混合物で形成されてもよい。また、同じ組成又は異なる組成の複数個の層で構成される多層構造が形成されてもよい。
【0100】
本発明の正孔注入層3は、本発明による化学式1で表されるアリールアミン誘導体以外に本技術分野で知られている有機薄膜材料を使用してもよく、限られないがPEDOT/PSS又は銅フタロシアニン(CuPc)、4,4’ ,4’’−トリス(3−メチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、4,4’ ,4’’−トリス(N−2(−ナフチル)−N−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン(2−TNATA)などの物質を、5nm〜40nmの厚さにして形成してもよい。
【0101】
前記正孔輸送層4は、本発明による化学式1で表されるアリールアミン誘導体以外に、本技術分野で知られている有機薄膜材料である4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]−ビフェニル(NPD)や、N,N−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−l,l’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(TPD)などの物質を使用して形成してもよい。
【0102】
前記発光層5は、本発明による化学式1で表されるアリールアミン誘導外以外に、本技術分野で知られている蛍光及び燐光ホスト及びドーパント材料が使用されてもよい。ここで、本発明による化学式1で表されるアリールアミン誘導体の含量は、通常の蛍光及び燐光ドーパントの添加範囲内で添加されてもよい。
【0103】
前記発光層のホスト材料は限られないが、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニル(CBP)と1,3−N,N−ジカルバゾールベンゼン(mCP)及びその誘導体を使用してもよい。また、最近では電子輸送性のあるBAlq又はそれと似た種類したAl錯体物質が燐光ホストとして有用であると知られており、具体的には、(4,4’−ビス(2,2−ジフェニル−エテン−1−イル)ジフェニル(DPVBi)、ビス(スチリル)アミン(DSA)系、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(トリフェニルシロキシ)アルミニウム(III)(SAlq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(パラ−フェノラト)アルミニウム(III)(BAlq)、ビス(サレン)ジンク(II)、1,3−ビス[4−(N,N’−ジフェニルアミノ)フェニル−1,3,4−オキサジアゾリル]ベンゼン(OXD8)、
3−(ビフェニル−4−イル)−5−(4−ジメチルアミノ)4−(4−エチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(p−EtTAZ)、3−(4−ビフェニル)−4−フェニル−5−(4−ターシャリ−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)、2,2’,7,7’−テトラキス(ビフェニル−4−イル)−9,9’−スピロフルオレン(Spiro−DPVBI)、トリス(パラ−テルフェニル−4−イル)アミン(p−TTA)、5、5−ビス(ジメシチルボリル)−2,2−ビチオフェン(BMB−2T)及びペリレン(Perylene)などが使用されてもよい。
【0104】
また、トリス(8−キノリナト)アルミニウム(III)(Alq3)、DCM1(4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(パラ−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン)、DCM2(4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(ジュロリジン−4−イル−ビニル)−4H−ピラン)、DCJT(4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン)、DCJTB(4−(ジシアノメチレン)−2−ターシャリブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン)、DCJTI(4−(ジシアノメチレン)−2−イソプロピル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン)及びナイルレッド(Nile red)、ルブレン(Rubrene)などがホスト又はドーパントとして使用されてもよい。
【0105】
上述したホストとドーパントは、一つ又は二つ以上を選択して追加してもよい。
【0106】
前記電子輸送層6は、本発明による化学式1で表される非対称構造を有するアリールアミン誘導体以外に、アリール置換されたオキサジアゾール、アリール−置換されたトリアゾール、アリール−置換されたフェナントロリン、ベンゾキサゾール、又はベンゾチアゾール化合物を含んでもよく、例えば、1,3−ビス(N,N−t−ブチルーフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(OXD−7)と、3−フェニル−4−(1’−ナフチル)−5−フェニル−1,2,4−トリアゾール(TAZ)と、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−フェナントロリン(バソクプロイン又はBCP)と、ビス(2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾキサゾレート)ジンクと、ビス(2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾチアゾレート)亜鉛と、電子輸送物質は、(4−ビフェニル)(4−t−ブチルフェニル)オキサジアゾール(PDB)と、トリス(8−キノリナト)アルミニウム(III)(Alq3)などから選択された化合物を使用してもよく、好ましくは、トリス(8−キノリナト)アルミニウム(III)(Alq3)がよい。
【0107】
前記電子注入層と負極7は、本技術分野で知られている材料を使用してもよく、限られることはないが、LiFを電子注入層として使用し、Al、Ca、Mg、Agなど、仕事関数が低い金属を負極として使用してもよく、好ましくはAlがよい。
【0108】
上述した本発明による有機電気発光素子は、表示装置に適用されてもよい。前記表示装置は、バックライトユニットを使用する表示装置であってもよく、前記有機電気発光素子は、バックライトユニットの光源及び単独の光源として使用されてもよい。また、前記表示装置は、有機電気発光ディスプレイ(OLED)であってもよい。
【実施例】
【0109】
以下、本発明を下記実施例を挙げて更に詳しく説明する。但し、本発明は、下記実施例にのみ限ることはない。特に、合成例では一部の化合物の合成法を例示しているが、それ以外の化合物もまた同じ合成経路を介して合成されるものであり、当業者なら誰でも本発明又は公知の方法に従って本発明の分子内に対称軸又は対称面を有しないことを構造的特徴とする非対称構造のアリールアミン誘導体を合成することができるので、本発明がこれに限ることはない。
【0110】
<合成例1>化学式22の化合物の合成
全体の合成過程は、下記反応式4に示した。
【0111】
まず、250mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下で6−ブロモ−1−アイオード−ナフタレン5.00g(15.0mmol)と、4−(ナフタレン−2−イル−フェニル−アミノ)−フェニルボロニックアシッド4.33g(12.8mmol)、そして触媒量のテトラキス(トリフェニルホスフィン)−パラジウムを投入し、1,2−ジメトキシエタン60mL、2M−炭酸ナトリウム水溶液30mLを入れ、摂氏95℃で18時間還流させた。反応が終了した後、反応温度を常温に冷却させ、蒸留水とエチルアセテートで有機層を抽出した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下で溶媒を除去した後、テトラヒドロフランとメタノールを利用して再沈殿させてろ過させた。真空乾燥させた後、目的物である化学式75の[4−(6−ブロモ−ナフタレン−2−イル)−フェニル]−ナフタレン−2−イル−フェニル−アミン(MS(EI)(calcd for C3222BrN、500.43;Found:499)を8.18g(64%)の収率で得た。
【0112】
次に、250mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下で化学式75の[4−(6−ブロモ−ナフタレン−2−イル)−フェニル]−ナフタレン−2−イル−フェニル−アミンを4.00g(8.0mmol)、ナフタレン−2−イル−ナフタレン−1−イル−アミンを2.48g(9.2mmol)、そして、触媒量のビス(ジベンジリデンアセトン)−パラジウムと、トリ−t−ブチルホスフィン、ナトリウム−t−ブトキサイドを投入し、トルエン80mLを入れ、常温で5時間攪拌させた。反応が終了した後、反応温度を常温に下げ、蒸留水とエチルアセテートで有機層を抽出した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下で溶媒を除去した後、テトラヒドロフランとメタノールを利用して再沈殿させてろ過させた。真空乾燥させた後、目的物である化学式22の6−[4―(ナフタレン−2−イル−フェニル−アミノ)−フェニル]−ナフタレン−2−イル−ナフタレン−2イル−ナフタレン−1−イル−アミンを4.35g(79%)の収率で得た。
【0113】
MS(EI)(calcd for C3236、688.86;Found:688)
【0114】
【化53】

【0115】
<合成例2>化学式23の化合物の合成
全体の合成過程は下記反応式5に示しており、反応式5のように、合成例1の鈴木カップリング反応において、ナフタレン−2−イル−フェニル−アミンの代わりにナフタレン−2イル−ナフタレン−1イル−フェニルボロニックアシッドを使用し、化学式76の[4−(6−ブロモ−ナフタレン−2−イル)−フェニル]−ナフタレン−1−イル−ナフタレン−2−イル−アミンを合成した後、アリールアミン化反応のため、合成例1のナフタレン−2−イル−ナフタレン−1−イル−アミンの代わりにナフタレン−2−イル−フェニル−アミンを使用し、最終目的物である化学式23の6−[4−(ナフタレン−2−イル−ナフタレン−1−アミノ)−フェニル]−ナフタレン−2−イル−ナフタレン−2イル−フェニル−アミンを合成したこと以外には、前記合成例1と同じく実施した。
【0116】
MS(EI)(calcd for C5236、688.86;Found:688)
【0117】
【化54】

【0118】
<合成例3>化学式24の化合物の合成
全体の合成過程は下記反応式6に示しており、反応式6のように、アリールアミン化反応のため、合成例2のナフタレン−2−イル−ナフタレン−1−イル−アミンの代わりにナフタレン−1−イル−フェニルアミンを使用して最終目的物である化学式24の6−[4−(ナフタレン−2−イル−ナフタレン−1−アミノ)−フェニル]−ナフタレン−2−イル−ナフタレン−1イル−フェニル−アミンを合成したこと以外には、前記合成例2と同じく実施した。
【0119】
MS(EI)(calcd for C5236、688.86;Found:688)
【0120】
【化55】

【0121】
<合成例4>化学式29の化合物の合成
全体の合成過程は下記反応式7に示した。
【0122】
まず、500mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下で1,6−ジブロモピレン45.00mmolと、4−(ナフタレン−2−イル−フェニル−アミノ)−フェニルボロニックアシッド12.8mmol、そして触媒量のテトラキス(トリフェニルホスフィン)−パラジウムを投入し、1、2−ジメトキシエタン225mL、2M−炭酸ナトリウム水溶液60mLを入れ、摂氏95℃で18時間還流させた。反応が終了した後、反応温度を常温に冷却させ、過量のジブロモピレンをろ過を介して回収し、蒸留水とエチルアセテートで有機層を抽出した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下で溶媒を除去した後、テトラヒドロフランとメタノールを利用して再沈殿させてろ過させた。真空乾燥させた後、目的物である化学式77の[4−(6−ブロモ−ピレン−1−イル)−フェニル]−ナフタレン−2−イル−フェニル−アミン(MS(EI)(calcd for C3824BrN、574.51;Found:574)を84%の収率で得た。
【0123】
次に、250mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下で化学式77の[4−(6−ブロモ−ピレン−1−イル)−フェニル]−ナフタレン−2−イル−フェニル−アミンを8.0mmol、ナフタレン−2−イル−ナフタレン−1−イル−アミンを9.2mmol、そして、触媒量のビス(ジベンジリデンアセトン)−パラジウムと、トリ−t−ブチルホスフィン、ナトリウム−t−ブトキサイドを投入し、トルエン80mLを入れ、摂氏105℃で5時間攪拌させた。反応が終了した後、反応温度を常温に下げ、蒸留水とエチルアセテートで有機層を抽出した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下で溶媒を除去した後、テトラヒドロフランとメタノールを利用して再沈殿させてろ過させた。真空乾燥させた後、目的物である化学式29のナフタレン−2−イル−ナフタレン−1−イル−{6−[4―(ナフタレン−2−イル−フェニル−アミノ)−フェニル]−ピレン−1−イル}−アミンを79%の収率で得た。
【0124】
MS(EI)(calcd for C5838、762.94;Found:762)
【0125】
【化56】

【0126】
<合成例5>化学式35の化合物の合成
全体の合成過程は下記反応式8に示しており、反応式8のように、合成例1の鈴木カップリング反応において、4−(ナフタレン−2−イル−フェニル−アミノ)−フェニルボロニックアシッドの代わりに4−(ナフタレン−1−イル−ナフタレン−2−イル−アミノ)フェニルボロニックアシッドを使用し、化学式78の[4−(6−ブロモ−ピレン−1−イル)−フェニル]−ナフタレン−1−イル−ナフタレン−2−イル−アミンを合成した後、アリールアミン化反応のため、合成例1のナフタレン−1−イル−ナフタレン−2−イル−アミンの代わりにナフタレン−2−イル−フェニルアミンを使用し、最終目的物である化学式35のナフタレン−2−イル−{6−[4−(ナフタレン−1−イル−ナフタレン−2−イル−アミノ)−フェニル]−ピレン−1−イル}−フェニル−アミンを合成したこと以外には、前記合成例4と同じく実施した。
【0127】
MS(EI)(calcd for C5838、762.94;Found:762)
【0128】
【化57】

【0129】
<合成例6>化学式36の化合物の合成
全体の合成過程は下記反応式9に示しており、反応式9のように、合成例1の鈴木カップリング反応において、4−(ナフタレン−2−イル−フェニル−アミノ)−フェニルボロニックアシッドの代わりに4−(ジ−ナフタレン−1−イル−アミノ)−フェニルボロニックアシッドを使用し、化学式79の[4−(6−ブロモ−ピレン−1−イル)−フェニル]−ジ−ナフタレン−1−イル−アミンを合成した後、アリールアミン化反応のため、合成例1のナフタレン−1−イル−ナフタレン−2−イル−アミンの代わりにナフタレン−2−イル−フェニルアミンを使用し、最終目的物である化学式36の{6−[4−(ジ−ナフタレン−1−イル−アミノ)−フェニル]−ピレン−1−イル}−ナフタレン−2−イル−フェニル−アミンを合成したこと以外には、前記合成例4と同じく実施した。
【0130】
MS(EI)(calcd for C5838、762.94;Found:762)
【0131】
【化58】

【0132】
<合成例7>化学式37の化合物の合成
全体の合成過程は下記反応式10に示しており、反応式10のように、合成例1の鈴木カップリング反応において、4−(ナフタレン−2−イル−フェニル−アミノ)−フェニルボロニックアシッドの代わりに、4−(ジ−ナフタレン−2−イル−アミノ)−フェニルボロニックアシッドを使用し、化学式80の[4−(6−ブロモ−ピレン−1−イル)−フェニル]−ジ−ナフタレン−2−イル−アミンを合成した後、アリールアミン化反応のため、合成例1のナフタレン−1−イル−ナフタレン−2−イル−アミンの代わりにナフタレン−2−イル−フェニルアミンを使用し、最終目的物である化学式37の{6−[4−(ジ−ナフタレン−2−イル−アミノ)−フェニル]−ピレン−1−イル}−ナフタレン−2−イル−フェニル−アミンを合成したこと以外には、前記合成例1と同じく実施した。
【0133】
MS(EI)(calcd for C5838、762.94;Found:762)
【0134】
【化59】

【0135】
<合成例8>化学式41の化合物の合成
全体の合成過程は、下記反応式11と12に示した。
【0136】
公知の方法によるボロニックアシッド化反応で、反応式11の経路を介して化学式81の4’−(ジ−ナフタレン−2−イル−アミノ)−ビフェニル−4−ボロニックアシッドを合成した。
【0137】
そして、反応式12で示したように、鈴木カップリング反応において、合成例7の4−(ジ−ナフタレン−2−イル−アミノ)−フェニルボロニックアシッドの代わりに、化学式81の4’−(ジ−ナフタレン−2−イル−アミノ)−ビフェニル−4−ボロニックアシッドを利用したこと以外は合成例7と同じく実施し、目的物である化学式41の{6−[4’−(ジ−ナフタレン−2−イル−アミノ)−ビフェニル−4−イル]−ピレン−1−イル}−ナフタレン−2−イル−フェニル−アミンを合成した。
【0138】
MS(EI)(calcd for C6442、839.03;Found:838)
【0139】
【化60】

【0140】
【化61】

【0141】
<合成例9>化学式44の化合物の合成
全体の合成過程は、下記反応式13に示した。
【0142】
まず、500mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下で1,6−ジブロモピレン26.0mmol、ナフタレン−2−イル−フェニル−アミンを14.8mmol、そして触媒量のビス(ジベンジリデンアセトン)−パラジウムとトリ−t−フチルホスフィン、ナトリウム−t−ブトキサイドを投入し、トルエン200mLを入れ、摂氏105℃で5時間攪拌させた。反応が終了した後、反応温度を常温に下げ、析出された過量の1、6−ジブロモピレンをろ過を介して回収し、蒸留水とエチルアセテートで有機層を抽出した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下で溶媒を除去した後、エチルアセテートとn−へキサンを展開溶媒として利用するカラムクロマトグラフィ法で精製を行った。真空乾燥させた後、目的物である化学式83の(6−ブロモ−ピレン−1−イル)−ナフタレン−2−イル−フェニルアミン(MS(EI)(calcd for C3220BrN、498.41;Found:497)を36%の収率で得た。
【0143】
そして、500mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下で1,6−ジブロモピレン26.0mmolと4−ジフェニルアミノ−フェニル−1−ボロニックアシッド12.8mmol、そして触媒量のテトラキス(トリフェニルホスフィン)−パラジウムを投入し、1,2−ジメトキシエタン225mL、2M−炭酸ナトリウム水溶液80mLを入れ、摂氏95℃で20時間還流させた。反応が終了した後、反応温度を常温に冷却させ、過量の1,6−ジブロモピレンをろ過を介して回収し、蒸留水とエチルアセテートで有機層を抽出した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下で溶媒を除去した後、エチルアセテートとn−へキサンを展開溶媒として利用するカラムクロマトグラフィ法で精製を行った。真空乾燥させた後、目的物である化学式84の[4−(6−ブロモ−ピレン−1−イル)−フェニル]−ジフェニルアミン(MS(EI)(calcd for C3422BrN、524.45;Found:523)を28%の収率で得た。
【0144】
化学式83の(6−ブロモ−ピレン−1−イル)−ナフタレン−2−イル−フェニルアミン3.8mmolを、窒素雰囲気の無水テトラヒドロフラン溶媒40mL下でグリニャール(Grignard)反応を行う。生成されたグリニャール反応の生成物を、化学式84の[4−(6−ブロモ−ピレン−1−イル)−フェニル]−ジフェニルアミン3.0mmolと触媒量の[1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケル(II)が解けている無水テトラヒドロフラン溶液にcannularを利用して徐々にdropwiseし、追加的な4時間の攪拌を行う。反応が終了した後、蒸留水とエチルアセテートで有機層を抽出した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下で溶媒を除去した後、エチルアセテートとn−へキサンを展開溶媒として利用するカラムクロマトグラフィ法で精製を行った。真空乾燥させた後、目的物である化学式44の[6’−(4−ジフェニルアミノ−フェニル)−[1,1’]ジピレニル−6−イル]−ナフタレン−2−イル−フェニルアミンを合成した。
【0145】
MS(EI)(calcd for C6642、863.05;Found:862)
【0146】
【化62】

【0147】
<合成例10>化学式56の化合物の合成
全体の合成過程は下記反応式14に示しており、反応式14に示したように、合成例4の鈴木カップリング反応において、4−(ナフタレン−2−イル−フェニル−アミノ)−フェニルボロニックアシッドの代わりに、4−(ジ−ナフタレン−2−イル−アミノ)−フェニルボロニックアシッドを使用し、化学式80の[4−(6−ブロモ−ピレン−1−イル)−フェニル]−ジ−ナフタレン−2−イル−アミンを合成した後、アリールアミン化反応のため、合成例1のナフタレン−1−イル−ナフタレン−2−イル−アミンの代わりにフェニル−キノリン−4−イル−アミンを使用し、最終目的物である化学式56の{6−[4−(ジ−ナフタレン−2−イル−アミノ)−フェニル]−ピレン−1−イル}−フェニル−キノリン−4−イル−アミンを合成したこと以外には、前記合成例4と同じく実施した。
【0148】
MS(EI)(calcd for C5737、763.92;Found:763)
【0149】
【化63】

【0150】
<比較合成例1>化学式85の化合物の合成
合成過程は、下記反応式14に示した。
【0151】
100mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下で1,6−ジブロモピレン2.00g(5.6mmol)、4−(ジフェニルアミノ)−フェニルボロニックアシッドを3.53g(12.2mmol)、そして触媒量のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムを投入し、1,2−ジメトキシエタン40mL、2M−炭酸ナトリウム水溶液20mLを入れ、摂氏95℃で20時間還流させた。反応が終了した後、反応温度を常温に下げ、蒸留水とエチルアセテートで有機層を抽出した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下で溶媒を除去した後、テトラヒドロフランとメタノールを利用して再沈殿させてろ過させた。真空乾燥させた後、3.10g(81%)の収率で、目的物である化学式85の同じ3級のアミンが置換された化合物を得た。
【0152】
MS(EI)(calcd for C5236、688.86;Found:688)
【0153】
【化64】

【0154】
<比較合成例2>化学式86の化合物の合成
合成過程は、下記反応式16に示した。
【0155】
100mLの3口フラスコに、窒素雰囲気下で1,6−ジブロモピレン2.00g(5.6mmol)、ジフェニルアミンを1.90g(11.2mmol)、そして触媒量のビス(ジベンジリデンアセトン)−パラジウムとトリ−t−フチルホスフィン、ナトリウム−t−ブトキサイドを投入し、トルエン40mLを入れ、常温で8時間攪拌させた。反応が終了した後、反応温度を常温に下げ、蒸留水とエチルアセテートで有機層を抽出した後、硫酸マグネシウムで乾燥させ、減圧下で溶媒を除去した後、テトラヒドロフランとメタノールを利用して再沈殿させてろ過させた。真空乾燥させた後、2.35g(74%)の収率で、目的物である同じ2級アミンが置換されているN,N,N’,N’−テトラフェニル−ピレン−1,6−ジアミン(化学式86)を得た。
【0156】
MS(EI)(calcd for C4028、536.66;Found:535)
【0157】
【化65】

【0158】
<比較合成例3>化学式87の化合物の合成
合成過程は、下記反応式17に示した。
【0159】
アリールアミン化反応において、ジフェニルアミンの代わりに、ナフタレン−1−イル−フェニルアミンを利用したこと以外は比較合成例2と同じく実施し、目的物である同じ2級アミンが置換されている化学式87のN,N’−ジ−ナフタレン−1−イル−N,N’−ジフェニル−ピレン−1,6−ジアミンを合成した。
【0160】
MS(EI)(calcd for C4832、636.78;Found:636)
【0161】
【化66】

【0162】
実施例1:有機電気発光素子1の製作及び評価
22mmX2mm単位素子で製作できるよう、絶縁膜が塗布されたITO透明電極付着ガラス基板をイソプロピルアルコールの中で超音波洗浄を5分間実施した後、UVオゾン洗浄を30分間実施した。洗浄後の透明電極ライン付着ガラス基板を真空蒸着装置の基板ホールダに装着し、まず、透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして、正孔注入材料である2−TNATA(4,4’,4’’−Tris(N−(2−naphthyl)−N−phenyl−amino)−tri−phenylamine)を、抵抗加熱蒸着によって600Åの厚さで成膜した。その上に、正孔輸送材料であるNPD(N,N’−bis(naphthalen−1−yl)−N,N’−bis(phenyl)benzidine)を同じ蒸着方法によって200Åの厚さで成膜した。そして、その上に発光層として下記化学式88の材料を蛍光ホストとし、合成例1で製造した化学式22の化合物を蛍光ドーパント(3重量%)として40nmの厚さで共蒸着した後、電子輸送材料としてAlq3(tris−(8−hydroxyquinoline)aluminium−(III))を300Åの厚さで成膜した。その上にLi膜を、成膜速度1.5Å/sec:1Å/minで膜の厚さを10nmに形成し、このLi膜上にAlを蒸着させ、膜の厚さが100nmである金属負極を形成して有機電気発光素子を製作した。蒸着に使用した装備は、VTS社のEL蒸着機を使用した。
【0163】
【化67】

【0164】
実施例2:有機電気発光素子2の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、合成例2で製造した化学式23の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0165】
実施例3:有機電気発光素子3の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、合成例3で製造した化学式24の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0166】
実施例4:有機電気発光素子4の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、合成例4で製造した化学式29の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0167】
実施例5:有機電気発光素子5の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、合成例5で製造した化学式35の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0168】
実施例6:有機電気発光素子6の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、合成例6で製造した化学式36の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0169】
実施例7:有機電気発光素子7の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、合成例7で製造した化学式37の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0170】
実施例8:有機電気発光素子8の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、合成例8で製造した化学式41の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0171】
実施例9:有機電気発光素子9の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、合成例9で製造した化学式44の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0172】
実施例10:有機電気発光素子10の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、合成例10で製造した化学式56の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0173】
比較例1:有機電気発光素子11の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、比較合成例1で製造した化学式85の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0174】
比較例2:有機電気発光素子12の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、比較合成例2で製造した化学式86の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0175】
比較例3:有機電気発光素子13の製作及び評価
合成例1で製造した化学式22の化合物の代わりに、比較合成例3で製造した化学式87の化合物を利用したこと以外には、前記実施例1と同じ方法で有機電気発光素子を製作した。
【0176】
<実験例>
前記実施例1〜10及び比較例1〜3で製造した有機電機発光素子を利用して下記のような方法で特性評価を実施し、その結果を表1に示した。
【0177】
1)電流密度
製造された有機電機発光素子に対して、電圧の変化による電流密度の変化を測定した。測定は、電流密度を2.5mA/cmから100mA/cmまで、2.5mAずつ増加させながら電流−電圧計(Kethely237)を利用して単位素子に流れる電流値を測定した。
【0178】
2)色座標
製造された有機電機発光素子に対して、電流密度を2.5mA/cmから100mA/cmまで、2.5mAずつ増加させながら、輝度計(PR650)を利用して測定した。
【0179】
3)輝度
電流−電圧計(Kethely SMU236)で電源を供給し、輝度計(PR650)を利用して測定した。
【0180】
4)効率
前記で測定した輝度と電流密度を利用し、発光効率を計算した。
【0181】
【表1】

【0182】
前記表1の結果から確認できるように、本発明による化学式1で表される分子内に対称軸及び対称面を有しないよう、中心構造のアリール化合物に互いに異なる2級アミンと3級アミンを置換基で導入した非対称構造のアリールアミン誘導体は、有機電気発光素子の有機薄膜層の形成に利用することができ、発光層として使用して有機電気発光素子を製作する際、青色波長領域で発光し、対称構造の材料に比べ色純度が優秀で発光効率及び寿命特性が向上されることを確認することができた。特に、本発明による非対称構造のアリールアミン誘導体を使用した実施例1〜10の場合、ピレン化合物に同じ3級アミン又は同じ2級アミンを導入したピレン誘導体を使用した比較例1〜3に比べ格段と向上された色純度又は効率と寿命特性を見せていることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【0183】
本発明によると、中心構造のアリール化合物に2級アミンと2級アミンを置換基で導入してなされることによって、分子の構造内にいかなる対称軸及び対称面を有しない非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体を提供することで、これを有機電気発光素子に利用する際、青色波長領域で優秀な発光効率と優秀な寿命特性を得ることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心構造のアリール化合物であるArに置換基として2級アミンと3級アミンを導入し、分子の構造内に対称軸及び対称面を有しないようにした下記化学式1で表されることを特徴とする非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体。
【化1】


[前記化学式1において、Arは炭素数10〜20の2価のアリール基であり、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【請求項2】
前記化学式1で表される化合物において、Arは、ナフタレン、ピレン、ぺリレン又はペンタセンから選択される2価のアリール基であることを特徴とする請求項1に記載の非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体。
【請求項3】
前記化学式1で表される化合物において、Arがナフタレンである下記化学式2で表される化合物、又はArがピレンである下記化学式3で表される化合物であることを特徴とする、請求項1に記載の非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体。
【化2】


[前記化学式2で、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、ナフタレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、ナフタレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【化3】


[前記化学式3において、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、ピレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、ピレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【請求項4】
前記化学式1において、Arは下記化学式4で表されるアリール基、化学式5で表されるアリール基、化学式6で表されるアリール基、化学式7で表されるアリール基、化学式8で表されるアリール基、化学式9で表されるアリール基、化学式10で表されるアリール基、化学式11で表されるアリール基及び化学式4〜化学式11で表されるアリール基のうち少なくとも二つのアリール基が互いに連結されたアリール基からなる群より選択されるアリール基である、請求項1に記載の非対称のアリールアミン誘導体。
【化4】


[前記化学式4において、kは1〜3の整数である。]
【化5】


[前記化学式5において、lは1又は2である。]
【化6】


[前記化学式6において、mは1又は2であり、Rはそれぞれ独立的に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の不飽和環を形成してもよいシクロアルキル基又は炭素数1〜20のアルコキシ基である。]
【化7】


【化8】


[前記化学式8において、nは1〜3の整数である。]
【化9】


[前記化学式9において、oは1又は2である。]
【化10】


[前記化学式10において、pは1又は2である。]
【化11】


[前記化学式11において、qは1又は2であり、Rは炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜12のアリール基である。]
【請求項5】
前記化学式1において、中心のアリール化合物であるArの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、中心のアリール化合物であるArの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有し、それぞれ独立に、炭素数6〜30のアリール基であり、
Ar〜Arは、それぞれ下記化学式12で表されるアリール基、化学式13で表されるアリール基、化学式14で表されるアリール基、化学式15で表されるアリール基、化学式16で表されるアリール基、化学式17で表されるアリール基、化学式18で表されるアリール基、化学式19で表されるアリール基及び化学式12〜化学式19で表されるアリール基のうち少なくとも二つのアリール基が互いに連結されたアリール基からなる群より選択されるアリール基である請求項1に記載の非対称のアリールアミン誘導体。
【化12】


【化13】


【化14】


【化15】


【化16】


【化17】


【化18】


【化19】


[前記化学式19において、RとRは、それぞれ独立に炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20の不飽和環を形成してもよいシクロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基又は炭素数6〜12のアリール基である。]
【請求項6】
前記化学式1において、Ar、Ar、Ar、Ar、Ar、Arは、それぞれ少なくとも一つの水素位置が互いに独立に、重水素、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、シアノ基、トリフロオロメチル基、炭素数1〜6のアルキル基で形成されたアルキルシリル基、及び炭素数4〜8で形成されたヘテロ元素を含んでもよいアリールシリル基からなる群より選択される置換基で置換されてもよい、請求項1に記載の非対称アリールアミン誘導体。
【請求項7】
下記反応式1に示したように、互いに同じであるか異なる作用基で二置換された中心構造のアリール化合物であるArを出発物質とし、アリールアミン化反応又は鈴木カップリング(Suzuki−coupling)反応を介して作用基を順次的に2級アミン又は3級アミン基に置換させ、分子の構造内に対称軸及び対称面を有しない下記化学式1で表される非対称構造の化合物を製造することを特徴とする非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体の製造方法。
【化20】


[前記化学式1において、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【化21】


[前記反応式1において、XとYは互いに同じであるか異なるもので、アリールアミン化反応が可能な作用基を示し、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、Arの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【請求項8】
前記反応式1において、Arが下記反応式2又は反応式3で示したように、ナフタレン又はピレンであることを特徴とする、請求項7に記載の非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体の製造方法。
【化22】


[前記反応式2において、XとYは互いに同じであるか異なるもので、アリールアミン化反応が可能な作用基を示し、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、ナフタレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、ナフタレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【化23】


[前記反応式3において、XとYは互いに同じであるか異なるもので、アリールアミン化反応が可能な作用基を示し、Arは2価の炭素数6〜30のアリール基であり、Ar〜Arは置換位置がそれぞれ独立な炭素数6〜30のアリール基であり、ピレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が対称である場合、Ar〜Arのうち少なくとも一つが異なる構造を有し、ピレンの2級アミンと3級アミンの置換位置が非対称である場合、Ar〜Arは同じであるか異なる構造を有する。]
【請求項9】
前記XとYは互いに同じであるか異なるものであり、ハロゲン、アミン、又はヒドロキシ基から選択されるもので、アリールアミン化反応が可能な作用基であることを特徴とする請求項7に記載の非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体の製造方法。
【請求項10】
請求項1〜6のうちいずれか一項に記載の非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体を含むことを特徴とする、有機電気発光素子用有機薄膜材料。
【請求項11】
前記有機薄膜材料が、発光材料又はドーパント材料であることを特徴とする、請求項10に記載の有機電気発光素子用有機薄膜材料。
【請求項12】
正極、負極及び前記正極と負極との間に位置される多数の有機薄膜層を具備した有機電気発光素子において、
前記多数の有機薄膜層のうち少なくとも一つの層に、請求項1〜6のうちいずれか一項に記載の非対称構造の有機電気発光素子用アリールアミン誘導体が含まれることを特徴とする有機電気発光素子。
【請求項13】
前記有機薄膜層が正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子注入層及び電子輸送層のうちから選択された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項12に記載の有機電気発光素子。
【請求項14】
前記有機薄膜層が発光層であることを特徴とする請求項12に記載の有機電気発光素子。
【請求項15】
前記有機薄膜層がホスト化合物とドーパント化合物を含有することを特徴とする請求項12に記載の有機電気発光素子。

【図1】
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【公表番号】特表2012−512243(P2012−512243A)
【公表日】平成24年5月31日(2012.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−542006(P2011−542006)
【出願日】平成21年12月16日(2009.12.16)
【国際出願番号】PCT/KR2009/007518
【国際公開番号】WO2010/071352
【国際公開日】平成22年6月24日(2010.6.24)
【出願人】(503454506)東友ファインケム株式会社 (42)
【Fターム(参考)】