CN103396324A - 蒽衍生物以及使用蒽衍生物的发光元件、发光器件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个目的是提供一种新蒽衍生物。本发明的另一个目的是提供具有高发光效率的发光元件。本发明的另一个目的是提供具有长使用寿命的发光元件。本发明的另一个目的是通过使用本发明的发光元件提供具有长使用寿命的发光器件和电子设备。本发明提供通式(1)表示的蒽衍生物。通式(1)表示的蒽衍生物提供高发光效率的能力使得可以制得具有高发光效率和长使用寿命的发光元件。

Description

蒽衍生物以及使用蒽衍生物的发光元件、发光器件和电子设备
本发明专利申请是国际申请号为PCT/JP2007/058896,国际申请日为2007年4月18日,进入中国国家阶段的申请号为200780015024.2,名称为“蒽衍生物以及使用蒽衍生物的发光元件、发光器件和电子设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及蒽衍生物以及使用蒽衍生物的发光元件、发光器件和电子设备。
发明背景
与无机化合物相比,有机化合物可以具有多种多样的结构,可以通过适当的有机化合物的分子设计合成具有各种功能的材料。由于这些优点,近年来,使用功能性有机材料的光电子学和电子学引人注目。
作为将有机化合物用作功能性有机材料的电子设备的例子,可以举出太阳能电池、发光元件、有机晶体管等。这些器件利用了有机化合物的电学性质和光学性质。在它们当中,特别是发光元件已经取得了显著的进展。
人们认为发光元件的发光机理如下:通过向夹有发光层的一对电极之间施加电压,从阴极注入的电子及从阳极注入的空穴在发光层中再结合而形成分子激子,当该分子激子回到基态时释放出能量而发光。已知激发状态包括单重激发态和三重激发态,一般认为发光可通过任一种激发态而实现。
在提高这种发光元件的性能方面的尝试中,有很多依赖于材料的问题,为了解决这些问题,已经进行了元件结构的改进和材料开发等。
例如,在专利文献1(美国专利申请特许公开第2005-0260442号)中揭示一种显示绿光发光的蒽衍生物。然而,在专利文献1中只示出了蒽衍生物的PL光谱,而没有披露将蒽衍生物应用于发光元件时器件的性能。
另外,在专利文献2(日本公开专利申请第2004-91334号)中揭示了将蒽衍生物用作电荷输运层的发光元件。然而,在专利文献2中没有描述该发光元件的寿命。
当考虑商品化时,延长使用寿命是很重要的课题。此外,还希望开发出具有更好性能的发光元件。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的在于提供新的蒽衍生物。
另外,本发明的目的还在于提供发光效率高的发光元件以及使用寿命长的发光元件。本发明的另一个目的是通过使用这些发光元件而提供使用寿命长的发光器件和电子设备。
本发明的特征之一是由通式(1)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500031
(1)
Figure BDA00003607723500032
(1-1)
Figure BDA00003607723500033
(1-2)
Figure BDA00003607723500034
(1-3)
(在式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(1-1)-(1-3)中任一种表示的取代基。在通式(1-1)-(1-3)中,Ar11-Ar13各自表示碳原子数为6-25的芳基;α表示碳原子数为6-25的亚芳基;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为6-25的芳基中的任何一种;R32表示碳原子数为1-4的烷基或碳原子数为6-25的芳基;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;β表示碳原子数为6-25的亚芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
本发明的另一个特征是由通式(2)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500051
(2)
Figure BDA00003607723500052
(2-1)
Figure BDA00003607723500053
(2-2)
(2-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(2-1)-(2-3)中任何一种表示的取代基。在通式(2-1)-(2-3)中,Ar11表示碳原子数为6-25的芳基;R11-R24各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R33-R37各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R43-R46各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。)
本发明的另一个特征是由通式(3)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500071
(3)
(3-1)
(3-2)
Figure BDA00003607723500074
(3-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基;A表示由通式(3-1)-(3-3)表示的任一种取代基。在通式(3-1)-(3-3)中,Ar11表示碳原子数为6-25的芳基;R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
本发明的另一个特征是由通式(4)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500091
(4)
Figure BDA00003607723500092
(4-1)
Figure BDA00003607723500093
(4-2)
Figure BDA00003607723500094
(4-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(4-1)-(4-3)表示的任一种取代基。在通式(4-1)-(4-3)中,Ar11表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;Ar31表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
在上述结构式中,Ar1和Ar2各自优选是通式(11-1)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500101
(11-1)
(在式中,R1-R5表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为1-4的卤代烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任何一种。)
在上述结构式中,Ar1和Ar2各自优选是结构式(11-2)或(11-3)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500102
(11-2)
Figure BDA00003607723500103
(11-3)
在上述结构式中,Ar1和Ar2各自优选是通式(11-4)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500104
(11-4)
(在式中,R6和R7各自表示碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的至少一种。)
在上述结构式中,Ar1和Ar2各自优选是结构式(11-5)或(11-6)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500111
(11-5)
Figure BDA00003607723500112
(11-6)
在上述结构式中,Ar1和Ar2优选是具有相同结构的取代基。
本发明的另一个特征是由通式(5)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500121
(5)
Figure BDA00003607723500122
(5-1)
Figure BDA00003607723500123
(5-2)
Figure BDA00003607723500124
(5-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(5-1)-(5-3)中任何一种表示的取代基。在通式(5-1)-(5-3)中,Ar11-Ar13各自表示碳原子数为6-25的芳基;α表示碳原子数为6-25的亚芳基;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R32表示碳原子数为1-4的烷基或碳原子数为6-25的芳基;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;β表示碳原子数为6-25的亚芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
此外,本发明的一个特征是由通式(6)表示的蒽衍生物。
(6)
Figure BDA00003607723500142
(6-1)
(6-2)
Figure BDA00003607723500144
(6-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(6-1)-(6-3)中的任一种表示的取代基。在通式(6-1)-(6-3)中,Ar11表示碳原子数为6-25的芳基;R11-R24各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R33-R37各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R43-R46各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。)
此外,本发明的一个特征是由通式(7)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500161
(7)
Figure BDA00003607723500162
(7-1)
Figure BDA00003607723500163
(7-2)
Figure BDA00003607723500164
(7-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(7-1)-(7-3)表示的任一种取代基。在通式(7-1)-(7-3)中,Ar11表示碳原子数为6-25的芳基;R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
本发明的另一个特征是由通式(8)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500171
(8)
(8-1)
(8-2)
Figure BDA00003607723500174
(8-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(8-1)-(8-3)表示的任一种取代基。在通式(8-1)-(8-3)中,Ar11表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;Ar31表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
在上述结构中,Ar1和Ar2各自优选是通式(11-1)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500181
(11-1)
(式中,R1-R5各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为1-4的卤代烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。)
在上述结构中,Ar1和Ar2各自优选是结构式(11-2)或(11-3)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500182
(11-2)
Figure BDA00003607723500183
(11-3)
而且,在上述结构中,Ar1和Ar2各自优选是通式(11-4)表示的取代基。
(11-4)
(式中,R6和R7各自表示碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。)
此外,在上述结构中,Ar1和Ar2各自优选是结构式(11-5)或(11-6)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500192
(11-5)
Figure BDA00003607723500193
(11-6)
而且,在上述结构中,Ar1和Ar2优选是具有相同结构的取代基。
另外,本发明的一个特征是使用上述蒽衍生物的发光元件。具体而言,本发明的特征是在一对电极之间具有所述蒽衍生物的发光元件。
本发明的另一个特征是在一对电极之间具有发光层的发光元件,其中所述发光层包含上述蒽衍生物。特别优选使用上述蒽衍生物作为发光物质。也就是说,优选采用所述蒽衍生物发光的结构。
本发明的发光器件具有上述发光元件。所述发光元件包括在一对电极之间包含发光物质的层,所述层包括含有上述蒽衍生物的发光物质。本发明的发光器件还具有用于控制发光元件的光发射的控制器。本说明书中的发光器件包括图像显示器件、发光器件和光源(包括照明装置)。此外,发光器件还包括在面板上安装有例如FPC(柔性印刷电路)、TAB(自动载带焊接)带或TCP(带载封装(Tape Carrier Package))等连接器的模块,以及其中IC(集成电路)通过COG(玻璃上芯片(Chip On Glass))法直接安装在发光器件上的模块。
此外,将本发明的发光元件用于其显示部分的电子设备也包括在本发明的范畴内。因此,本发明的电子设备具有显示部分,该显示部分具备上述的发光元件和控制发光元件的光发射的控制器。
本发明的蒽衍生物具有高发光效率。因此,通过将本发明的蒽衍生物用于发光元件,可以获得高发光效率的发光元件。另外,通过将本发明的蒽衍生物用于发光元件,可以获得使用寿命长的发光元件。
另外,通过使用本发明的蒽衍生物,可以获得使用寿命长的发光器件和电子设备。
附图简要说明
在附图中:
图1A-1C分别描述了本发明的发光元件;
图2描述了本发明的发光元件;
图3描述了本发明的发光元件;
图4A和4B描述了本发明的发光器件;
图5描述了本发明的发光器件;
图6A-6D分别描述了本发明的电子设备;
图7描述了本发明的电子设备;
图8描述了本发明的照明装置;
图9描述了本发明的照明装置;
图10描述了一个实施方式的发光元件;
图11A和11B各自显示了9,10-二苯基-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPAPA)的1H NMR图谱;
图12显示了9,10-二苯基-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPAPA)的甲苯溶液的吸收光谱;
图13显示了9,10-二苯基-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPAPA)的薄膜的吸收光谱;
图14显示了9,10-二苯基-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPAPA)的甲苯溶液的激发光谱和发射光谱;
图15显示了9,10-二苯基-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPAPA)的薄膜的发射光谱;
图16A和16B各自显示了N-苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(缩写:PCA)的1H NMR图谱;
图17A和17B各自显示了9,10-二苯基-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCAPA)的1H NMR图谱;
图18显示了9,10-二苯基-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCAPA)的甲苯溶液的吸收光谱;
图19显示了9,10-二苯基-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9i-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCAPA)的薄膜的吸收光谱;
图20显示了9,10-二苯基-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCAPA)的甲苯溶液的激发光谱和发射光谱;
图21显示了9,10-二苯基-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCAPA)的薄膜的发射光谱;
图22显示了9,10-二苯基-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCAPA)的CV测量的结果;
图23显示了9,10-二苯基-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCAPA)的CV测量的结果;
图24A和24B各自显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPABPhA)的1H NMR图谱;
图25显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPABPhA)的甲苯溶液的吸收光谱;
图26显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPABPhA)的薄膜的吸收光谱;
图27显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPABPhA)的甲苯溶液的发射光谱;
图28显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPABPhA)的薄膜的发射光谱;
图29A和29B各自显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCABPhA)的1H NMR图谱;
图30显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCABPhA)的甲苯溶液的吸收光谱;
图31显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCABPhA)的薄膜的吸收光谱;
图32显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCABPhA)的甲苯溶液的激发光谱和发射光谱;
图33显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCABPhA)的薄膜的发射光谱;
图34显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCABPhA)的CV测量的结果;
图35显示了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCABPhA)的CV测量的结果;
图36A和36B各自显示了4-(咔唑-9-基)二苯基胺(缩写:YGA)的1HNMR图谱;
图37A和37B各自显示了9,10-二(2-联苯基)-2-{N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}蒽(缩写:2YGABPhA)的1H NMR图谱;
图38显示了9,10-二(2-联苯基)-2-{N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}蒽(缩写:2YGABPhA)的甲苯溶液的吸收光谱;
图39显示了9,10-二(2-联苯基)-2-{N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}蒽(缩写:2YGABPhA)的薄膜的吸收光谱;
图40显示了9,10-二(2-联苯基)-2-{N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}蒽(缩写:2YGABPhA)的甲苯溶液的发射光谱;
图41显示了9,10-二(2-联苯基)-2-{N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}蒽(缩写:2YGABPhA)的薄膜的发射光谱;
图42显示了发光元件1的电流密度–亮度特性;
图43显示了发光元件1的电压–亮度特性;
图44显示了发光元件1的亮度–电流效率特性;
图45显示了发光元件1的发射光谱;
图46显示了发光元件1的归一化亮度(normalized luminance)的时间依赖性;
图47显示了发光元件1的工作电压的时间依赖性;
图48显示了发光元件2的电流密度–亮度特性;
图49显示了发光元件2的电压–亮度特性;
图50显示了发光元件2的亮度–电流效率特性;
图51显示了发光元件2的发射光谱;
图52显示了发光元件3的电流密度–亮度特性;
图53显示了发光元件3的电压–亮度特性;
图54显示了发光元件3的亮度–电流效率特性;
图55显示了发光元件3的发射光谱;
图56显示了发光元件3的归一化亮度的时间依赖性;
图57显示了发光元件3的工作电压的时间依赖性;
图58显示了发光元件4的电流密度–亮度特性;
图59显示了发光元件4的电压–亮度特性;
图60显示了发光元件4的亮度–电流效率特性;
图61显示了发光元件4的发射光谱;
图62显示了发光元件5的电流密度–亮度特性;
图63显示了发光元件5的电压–亮度特性;
图64显示了发光元件5的亮度–电流效率特性;
图65显示了发光元件5的发射光谱;
图66显示了发光元件5的归一化亮度的时间依赖性;
图67显示了发光元件5的工作电压的时间依赖性;
图68显示了发光元件6的电流密度–亮度特性;
图69显示了发光元件6的电压–亮度特性;
图70显示了发光元件6的亮度–电流效率特性;
图71显示了发光元件6的发射光谱;
图72显示了发光元件7的电流密度–亮度特性;
图73显示了发光元件7的电压–亮度特性;
图74显示了发光元件7的亮度–电流效率特性;
图75显示了发光元件7的发射光谱;
图76显示了发光元件7的归一化亮度的时间依赖性;
图77显示了发光元件7的工作电压的时间依赖性;
图78显示了发光元件8的电流密度–亮度特性;
图79显示了发光元件8的电压–亮度特性;
图80显示了发光元件8的亮度–电流效率特性;
图81显示了发光元件8的发射光谱;
图82显示了发光元件9的电流密度–亮度特性;
图83显示了发光元件9的电压–亮度特性;
图84显示了发光元件9的亮度–电流效率特性;
图85显示了发光元件9的发射光谱;
图86显示了发光元件10的电流密度–亮度特性;
图87显示了发光元件10的电压–亮度特性;
图88显示了发光元件10的亮度–电流效率特性;
图89显示了发光元件10的发射光谱;
图90A和90B各自显示了2-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)-氨基]-9,10-二苯基蒽(缩写:2PCNPA)的1H NMR图谱;
图91显示了2-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)-氨基]-9,10-二苯基蒽(缩写:2PCNPA)的甲苯溶液的吸收光谱;
图92显示了2-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)-氨基]-9,10-二苯基蒽(缩写:2PCNPA)的薄膜的吸收光谱;
图93显示了2-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)-氨基]-9,10-二苯基蒽(缩写:2PCNPA)的甲苯溶液的发射光谱;
图94显示了2-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)-氨基]-9,10-二苯基蒽(缩写:2PCNPA)的薄膜的发射光谱;
图95显示了2-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)-氨基]-9,10-二苯基蒽(缩写:2PCNPA)的CV测量的结果;
图96显示了2-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)-氨基]-9,10-二苯基蒽(缩写:2PCNPA)的CV测量的结果;
图97A和97B各自显示了2-{N-(1-萘基)-N-[9-(1-萘基)咔唑-3-基]氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2NCNPA)的1H NMR图谱;
图98显示了2-{N-(1-萘基)-N-[9-(1-萘基)咔唑-3-基]氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2NCNPA)的甲苯溶液的吸收光谱;
图99显示了2-{N-(1-萘基)-N-[9-(1-萘基)咔唑-3-基]氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2NCNPA)的薄膜的吸收光谱;
图100显示了2-{N-(1-萘基)-N-[9-(1-萘基)咔唑-3-基]氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2NCNPA)的甲苯溶液的发射光谱;
图101显示了2-{N-(1-萘基)-N-[9-(1-萘基)咔唑-3-基]氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2NCNPA)的薄膜的发射光谱;
图102显示了发光元件11的电流密度–亮度特性;
图103显示了发光元件11的电压–亮度特性;
图104显示了发光元件11的亮度–电流效率特性;
图105显示了发光元件11的发射光谱;
图106显示了发光元件12的电流密度–亮度特性;
图107显示了发光元件12的电压–亮度特性;
图108显示了发光元件12的亮度–电流效率特性;
图109显示了发光元件12的发射光谱;
图110显示了2-{N-(1-萘基)-N-[9-(1-萘基)咔唑-3-基]氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2NCNPA)的CV测量的结果;
图111显示了2-{N-(1-萘基)-N-[9-(1-萘基)咔唑-3-基]氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2NCNPA)的CV测量的结果;
图112A和112B各自显示了2-{N-[4-(咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2YGAPA)的1H NMR图谱;
图113显示了2-{N-[4-(咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2YGAPA)的甲苯溶液的吸收光谱;
图114显示了2-{N-[4-(咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2YGAPA)的甲苯溶液的发射光谱;
图115A和115B各自显示了9,10-二苯基-1-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:1PCAPA)的1H NMR图谱;
图116显示了9,10-二苯基-1-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:1PCAPA)的甲苯溶液的吸收光谱;
图117显示了9,10-二苯基-1-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:1PCAPA)的甲苯溶液的发射光谱;
图118A和118B各自显示了9,10-二(9,9-二甲基芴-2-基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCADFA)的1H NMR图谱;
图119显示了9,10-二(9,9-二甲基芴-2-基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCADFA)的甲苯溶液的吸收光谱和发射光谱;
图120A和120B各自显示了9,10-二苯基-2-[N-(4′-二苯基氨基-1,1′-联苯-4-基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPBAPA)的1H NMR图谱;
图121显示了9,10-二苯基-2-[N-(4′-二苯基氨基-1,1′-联苯-4-基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPBAPA)的甲苯溶液的吸收光谱;
图122显示了9,10-二苯基-2-[N-(4′-二苯基氨基-1,1′-联苯-4-基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPBAPA)的甲苯溶液的发射光谱;
图123A和123B各自显示了2-{N-[4′-(9H-咔唑-9-基)-1,1′-联苯-4-基]-N-苯基氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2YGBAPA)的1H NMR图谱;
图124显示了2-{N-[4′-(9H-咔唑-9-基)-1,1′-联苯-4-基]-N-苯基氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2YGBAPA)的甲苯溶液的吸收光谱;
图125显示了2-{N-[4′-(9H-咔唑-9-基)-1,1′-联苯-4-基]-N-苯基氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2YGBAPA)的甲苯溶液的发射光谱;
图126显示了发光元件13的电流密度–亮度特性;
图127显示了发光元件13的电压–亮度特性;
图128显示了发光元件13的亮度–电流效率特性;
图129显示了发光元件13的发射光谱;
图130显示了发光元件13的归一化亮度的时间依赖性;
图131显示了发光元件13的工作电压的时间依赖性;
图132显示了发光元件14的电流密度–亮度特性;
图133显示了发光元件14的电压–亮度特性;
图134显示了发光元件14的亮度–电流效率特性;
图135显示了发光元件14的发射光谱;
图136显示了发光元件14的归一化亮度的时间依赖性;
图137显示了发光元件14的工作电压的时间依赖性;
图138显示了发光元件15的电流密度–亮度特性;
图139显示了发光元件15的电压–亮度特性;
图140显示了发光元件15的亮度–电流效率特性;和
图141显示了发光元件15的发射光谱。
最佳实施方式
下面,参照附图详细说明本发明的实施方式。但是,本发明不局限于以下的说明,本领域的技术人员应可以容易地理解,在不脱离本发明的宗旨及其范围的前提下,其形式和具体内容可以进行各种各样的变化。因此,本发明不应该被解释为局限于以下实施方式所记载的内容。
[实施方式1]
在此实施方式中,描述了本发明的蒽衍生物。
本发明的蒽衍生物是由通式(1)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500281
(1)
Figure BDA00003607723500282
(1-1)
Figure BDA00003607723500283
(1-2)
Figure BDA00003607723500284
(1-3)
(在式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(1-1)-(1-3)中任一种表示的取代基。在通式(1-1)-(1-3)中,Ar11-Ar13各自表示碳原子数为6-25的芳基;α表示碳原子数为6-25的亚芳基;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R32表示碳原子数为1-4的烷基或碳原子数为6-25的芳基;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;β表示碳原子数为6-25的亚芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
在通式(1)中,作为由Ar1和Ar2各自表示的取代基,例如可以举出由结构式(20-1)-(20-9)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500301
Figure BDA00003607723500302
Figure BDA00003607723500303
在通式(1-1)中,作为由Ar11-Ar13各自表示的取代基,例如可以举出由结构式(21-1)-(21-9)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500311
Figure BDA00003607723500312
此外,在通式(1-1)中,作为由α表示的取代基,例如可以举出由结构式(22-1)-(22-9)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500321
Figure BDA00003607723500322
Figure BDA00003607723500323
因此,作为由通式(1-1)表示的取代基,例如可以举出由结构式(31-1)-(31-23)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500331
Figure BDA00003607723500332
Figure BDA00003607723500333
Figure BDA00003607723500342
Figure BDA00003607723500343
Figure BDA00003607723500351
另外,在通式(1-2)中,作为由Ar21表示的取代基,例如可以举出由结构式(23-1)-(23-9)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500361
Figure BDA00003607723500362
Figure BDA00003607723500363
另外,在通式(1-2)中,例如,列举结构式(24-1)-(24-18)作为R31的具体例子。
Figure BDA00003607723500371
Figure BDA00003607723500372
Figure BDA00003607723500374
另外,在通式(1-2)中,例如,列举结构式(25-1)-(25-17)作为R32的具体例子。
Figure BDA00003607723500382
Figure BDA00003607723500383
Figure BDA00003607723500384
因此,例如,列举结构式(32-1)-(32-42)作为通式(1-2)的具体例子。
Figure BDA00003607723500391
Figure BDA00003607723500393
Figure BDA00003607723500402
Figure BDA00003607723500403
Figure BDA00003607723500412
Figure BDA00003607723500413
Figure BDA00003607723500421
Figure BDA00003607723500422
Figure BDA00003607723500423
Figure BDA00003607723500432
Figure BDA00003607723500433
Figure BDA00003607723500441
Figure BDA00003607723500442
Figure BDA00003607723500443
另外,在通式(1-3)中,例如,列举结构式(26-1)-(26-9)作为Ar31的具体例子。
Figure BDA00003607723500451
Figure BDA00003607723500452
Figure BDA00003607723500453
另外,在通式(1-3)中,例如,列举结构式(27-1)-(27-9)作为β的具体例子。
Figure BDA00003607723500461
Figure BDA00003607723500462
Figure BDA00003607723500463
另外,在通式(1-3)中,例如,列举结构式(28-1)-(28-18)作为R41和R42各自的具体例子。
Figure BDA00003607723500471
Figure BDA00003607723500472
Figure BDA00003607723500473
因此,结构式(33-1)-(33-34)可以作为通式(1-3)的具体例子给出。
Figure BDA00003607723500481
Figure BDA00003607723500482
Figure BDA00003607723500492
Figure BDA00003607723500493
Figure BDA00003607723500501
Figure BDA00003607723500502
Figure BDA00003607723500503
Figure BDA00003607723500511
Figure BDA00003607723500521
Figure BDA00003607723500523
此外,在通式(1)表示的蒽衍生物中,优选的是通式(2)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500531
(2)
(2-1)
Figure BDA00003607723500533
(2-2)(2-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(2-1)-(2-3)中任何一种表示的取代基。在通式(2-1)-(2-3)中,Ar11表示碳原子数为6-25的芳基;R11-R24各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R33-R37各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R43-R46各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。)
此外,在通式(1)表示的蒽衍生物中,优选的是通式(3)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500551
(3)
Figure BDA00003607723500552
(3-1)
Figure BDA00003607723500553
(3-2)
Figure BDA00003607723500554
(3-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(3-1)-(3-3)表示的任一种取代基。在通式(3-1)-(3-3)中,Ar11表示碳原子数为6-25的芳基;R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
此外,在通式(1)表示的蒽衍生物中,优选的是通式(4)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500571
(4)
Figure BDA00003607723500572
(4-1)
(4-2)
(4-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(4-1)-(4-3)表示的任一种取代基。在通式(4-1)-(4-3)中,Ar11表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;Ar31表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
在上述通式(1)-(4)中,Ar1和Ar2各自优选是通式(11-1)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500581
(11-1)
(在式中,R1-R5各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为1-4的卤代烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任何一种。)
此外,在上述通式(1)-(4)中,Ar1和Ar2各自优选是结构式(11-2)或(11-3)表示的取代基。
(11-2)
Figure BDA00003607723500583
(11-3)
此外,在上述通式(1)-(4)中,Ar1和Ar2各自优选是通式(11-4)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500584
(11-4)
(在式中,R6和R7各自表示碳原子数为1-4的烷基。)
此外,在上述通式(1)-(4)中,Ar1和Ar2各自优选是结构式(11-5)或(11-6)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500591
(11-5)
Figure BDA00003607723500592
(11-6)
此外,在上述通式(1)-(4)中,Ar1和Ar2优选是具有相同结构的取代基。
此外,在上述通式(1)-(4)中,A优选结合在蒽骨架的2-位。通过结合在2-位,与Ar1和Ar2的空间位阻都得到降低。
也就是说,优选由通式(5)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500601
(5)
(5-1)
Figure BDA00003607723500603
(5-2)
(5-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(5-1)-(5-3)表示的任一种取代基。在通式(5-1)-(5-3)中,Ar11-Ar13各自表示碳原子数为6-25的芳基;α表示碳原子数为6-25的亚芳基;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R32表示碳原子数为1-4的烷基或碳原子数为6-25的芳基;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;β表示碳原子数为6-25的亚芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
另外,优选由通式(6)表示的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500621
(6)
Figure BDA00003607723500622
(6-1)
Figure BDA00003607723500623
(6-2)
Figure BDA00003607723500624
(6-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(6-1)-(6-3)中的任一种表示的取代基。在通式(6-1)-(6-3)中,Ar11表示碳原子数为6-25的芳基;R11-R24各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R33-R37各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R43-R46各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。)
此外,通式(7)表示的蒽衍生物是优选的。
Figure BDA00003607723500641
(7)
Figure BDA00003607723500642
(7-1)
Figure BDA00003607723500643
(7-2)
Figure BDA00003607723500644
(7-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(7-1)-(7-3)表示的任一种取代基。在通式(7-1)-(7-3)中,Ar11表示碳原子数为6-25的芳基;R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
此外,优选的蒽衍生物的例子由通式(8)表示。
Figure BDA00003607723500651
(8)
Figure BDA00003607723500652
(8-1)
Figure BDA00003607723500653
(8-2)
Figure BDA00003607723500654
(8-3)
(式中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基,A表示由通式(8-1)-(8-3)表示的任一种取代基。在通式(8-1)-(8-3)中,Ar11表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;Ar21表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种;Ar31表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。)
在上述通式(5)-(8)中,Ar1和Ar2各自优选是通式(11-1)表示的取代基。
(11-1)
(式中,R1-R5各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为1-4的卤代烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。)
此外,在上述通式(5)-(8)中,Ar1和Ar2各自优选是结构式(11-2)或(11-3)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500662
(11-2)
Figure BDA00003607723500663
(11-3)
而且,在上述通式(5)-(8)中,Ar1和Ar2各自优选是通式(11-4)表示的取代基。
(11-4)
(式中,R6和R7各自表示碳原子数为1-4的烷基。)
此外,在上述通式(5)-(8)中,Ar1和Ar2各自优选是结构式(11-5)或(11-6)表示的取代基。
Figure BDA00003607723500671
(11-5)
Figure BDA00003607723500672
(11-6)
而且,在上述通式(5)-(8)中,Ar1和Ar2优选是具有相同结构的取代基。
作为由通式(1)表示的蒽衍生物的具体例子,可以举出由结构式(101)-(118)、结构式(201)-(218)和结构式(301)-(318)表示的蒽衍生物。然而,本发明不局限于此。
Figure BDA00003607723500681
Figure BDA00003607723500682
Figure BDA00003607723500683
Figure BDA00003607723500692
Figure BDA00003607723500701
Figure BDA00003607723500702
Figure BDA00003607723500703
Figure BDA00003607723500711
Figure BDA00003607723500722
Figure BDA00003607723500723
Figure BDA00003607723500731
Figure BDA00003607723500732
Figure BDA00003607723500741
Figure BDA00003607723500742
Figure BDA00003607723500743
Figure BDA00003607723500751
Figure BDA00003607723500761
Figure BDA00003607723500763
Figure BDA00003607723500771
Figure BDA00003607723500781
Figure BDA00003607723500782
Figure BDA00003607723500791
由结构式(101)-(118)表示的蒽衍生物是通式(1)中当A是通式(1-1)时的具体例子,由结构式(201)-(218)表示的蒽衍生物是通式(1)中当A是通式(1-2)时的具体例子。此外由结构式(301)-(318)表示的蒽衍生物是通式(1)中当A是通式(1-3)时的具体例子。
许多反应可用作本发明的蒽衍生物的合成方法。例如,可以通过进行以下反应方案(A-1)-(A-5)和(B-1)-(B-3)所示的合成反应来合成本发明的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723500801
使骨架中包含咔唑的化合物(化合物A)与N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)、N-碘代琥珀酰亚胺(NIS)、溴(Br2)、碘化钾(KI)或碘(I2)等卤素单质或卤化物反应,合成骨架中包含3-卤代咔唑的化合物(化合物B),然后再使用钯催化剂(Pd催化剂)之类的金属催化剂与芳基胺进行偶联反应,从而获得化合物C。在合成方案(A-1)中,卤族元素(X)优选是碘或溴。R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。R32表示碳原子数为1-4的烷基或碳原子数为6-25的芳基。另外,Ar11表示碳原子数为6-25的芳基。
使骨架中包含咔唑的化合物(化合物D)和芳香族化合物的二卤化物反应,合成骨架中包含N-(卤代芳基)咔唑的化合物(化合物E),然后使用钯之类的金属催化剂使化合物E与芳基胺进行偶联反应,从而获得化合物F。在合成方案(A-2)中,芳香族化合物的二卤化物的卤素元素(X1和X2)优选是碘或溴。X1和X2可以相同或不同。R41和R42分别表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。β表示碳原子数为6-25的亚芳基。Ar31表示碳原子数为6-25的芳基。
Figure BDA00003607723500821
Figure BDA00003607723500822
对1-氨基蒽醌或2-氨基蒽醌(化合物G)进行桑德迈尔(Sandmeyer)反应,从而合成蒽醌的卤化物(化合物H)。使蒽醌的卤化物(化合物H)与芳基锂反应,从而合成9,10-二氢蒽衍生物的二醇(化合物I)。然后,用一水合次膦酸钠、碘化钾在乙酸中对9,10-二氢蒽衍生物的二醇(化合物I)进行脱羟基反应,从而形成9,10-二芳基卤代蒽(化合物J)。
要注意在合成方案(A-3)-(A-5)的各合成方案中,X都表示卤素元素。另外,Ar1和Ar2分别表示碳原子数为6-25的芳基。
可以通过合成方案(B-1)所示的反应,使用合成方案(A-5)制备的化合物J合成本发明的蒽衍生物。可以通过用钯催化剂之类的金属催化剂使化合物J和芳基胺进行偶联反应,从而合成由通式(1-1a)表示的本发明的蒽衍生物。在合成方案(B-1)中,Ar1和Ar2分别表示碳原子数为6-25的芳基,Ar11-Ar13分别表示碳原子数为6-25的芳基,α表示碳原子数为6-25的亚芳基。要注意由通式(1-1a)表示的化合物对应于上述通式(1)中的A是通式(1-1)的情况。
Figure BDA00003607723500841
可以通过合成方案(B-2)所示的反应,使用合成方案(A-1)制备的化合物C和合成方案(A-5)提供的化合物J合成本发明的蒽衍生物。可以通过用钯催化剂之类的金属催化剂使化合物C和化合物J之间发生偶联反应,得到通式(1-2a)表示的本发明的蒽衍生物。在合成方案(B-2)中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基;Ar21表示碳原子数为6-25的芳基;R31表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为6-25的芳基中的任一种;R32表示碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。注意到由通式(1-2a)表示的化合物对应于上述通式(1)中的A是通式(1-2)的情况。
Figure BDA00003607723500851
可以通过合成方案(B-3)所示的反应,使用通过合成方案(A-2)形成的化合物F和通过合成方案(A-5)制备的化合物J来合成本发明的蒽衍生物。可以使用钯催化剂之类的金属催化剂使化合物F和化合物J之间发生偶联反应,从而形成由通式(1-3a)表示的本发明的蒽衍生物。在合成方案(B-3)中,Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基;Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;β表示碳原子数为6-25的亚芳基;R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基。要注意,由通式(1-3a)表示的化合物对应于上述通式(1)中的A是通式(1-3)的情况。
本发明的蒽衍生物的发光量子产率(luminous quantum yield)高,发出蓝绿色-黄绿色的范围内的光。因此,本发明的蒽衍生物可以良好地用于发光元件。
另外,因为本发明的蒽衍生物能够高效地发出绿光,因此,它们可以良好地用于全色显示。另外,由于本发明的蒽衍生物能够实现绿光发光并且具有较长的使用寿命,所以该蒽衍生物可以用于全色显示器中。
此外,因为本发明的蒽衍生物能够以高效率提供绿光发射,因此通过与另一种发光材料混合可以得到白光发射。例如,在试图使用显示相应的NTSC色度坐标的红(R)、绿(G)和蓝(B)发射实现白光发射的情况,除非将这些颜色的光发射按照大约红(R):绿(G):蓝(B)=1:6:3的比例混合,否则将无法得到白色。也就是说,高亮度的绿光发射是必需的,因此,能够达到高效率绿光发射的本发明的蒽衍生物有利于用于发光器件。
另外,在本发明的蒽衍生物中,只有一个取代基A结合在通式(1)所示的蒽骨架上。因此,与有两个单元结合在蒽骨架上的双取代化合物相比,本发明的蒽衍生物显示能够发射短波长光。另外,因为双取代化合物的分子量非常高,通过蒸发方法难以形成膜;但是,本发明的蒽衍生物可以通过蒸发方法成膜。另外,双取代化合物的合成比本发明的单取代的蒽衍生物需要更高的成本。
另外,本发明人发现,当所述蒽衍生物用于发光元件时,使用单取代的蒽衍生物比双取代的蒽衍生物能提供更长的使用寿命。因此,通过将本发明的蒽衍生物用于发光元件,可以得到使用寿命长的发光元件。
[实施方式2]
以下,参考图1A描述一种使用本发明的蒽衍生物的发光元件的方式。
本发明的发光元件具有多个在一对电极之间的层。该多个层是由具有高载流子注入性的物质形成的层和由具有高载流子输运性的物质形成的层叠加而成的组合,以便在远离电极的区域形成发光区,也就是,在远离电极的部位进行载流子的再结合。
在此实施方式中,发光元件包括第一电极102,依次层叠在第一电极102上的第一层103、第二层104、第三层105和第四层106,以及设置在它们上面的第二电极107。要注意在该实施方式的以下说明中,假设第一电极102用作为阳极,第二电极107用作为阴极。
基板101用作发光元件的支承体。对基板101,例如可使用玻璃或塑料等。应注意,可以使用其他材料,只要这些材料在发光元件的制造过程中能用作支承体。
作为第一电极102,优选使用具有高功函数(具体为大于或等于4.0eV)的金属、合金、导电性化合物以及它们的混合物等。具体而言,例如可以列举出氧化铟-氧化锡(ITO:氧化铟锡)、含有硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(IZO:氧化铟锌)、含有氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)等。虽然通常通过溅射形成这些导电性金属氧化物膜,但也可以应用溶胶-凝胶法等来制造。例如,通过溅射法,使用在氧化铟中添加了1-20重量%的氧化锌的靶材,可以形成氧化铟-氧化锌(IZO)膜。通过溅射法,使用在氧化铟中包含0.5-5重量%的氧化钨和0.1-1重量%的氧化锌的靶材,可以形成含有氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)膜。除此之外,还可以列举金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、金属的氮化物(例如,氮化钛:TiN)等。
第一层103是包含具有高空穴注入性质的物质的层。可以使用钼氧化物(MoOx)、钒氧化物(VOx)、钌氧化物(RuOx)、钨氧化物(WOx)、锰氧化物(MnOx)等。或者,可以使用以下物质形成第一层103:酞菁(缩写:H2Pc);基于酞菁的化合物,例如铜酞菁(CuPc);芳族胺化合物,例如4,4'-二[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:DPAB)或4,4'-双(N-{4-[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(缩写:DNTPD);或高分子材料,例如聚(亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS),等等。
另外,通过组合有机化合物和无机化合物形成的复合材料可用于第一层103。具体地,包含有机化合物和相对于有机化合物具有电子接受性的无机化合物的复合材料具有极佳的空穴注入性质和空穴输运性质,这是因为在有机化合物和无机化合物之间发生电子转移,提高了载流子密度。
在将通过混合有机化合物和无机化合物形成的复合材料用于第一层103的情况中,第一层103可以实现与第一电极102的欧姆接触;因此,选择第一电极的材料时可以不必考虑功函。
作为用于复合材料的无机化合物,优选使用过渡金属的氧化物。例如,可以使用元素周期表中第4族到第8族的金属的氧化物。具体地,优选使用钒氧化物、铌氧化物、钽氧化物、铬氧化物、钼氧化物、钨氧化物、锰氧化物和铼氧化物,这是因为这些金属氧化物具有高的电子接受性质。它们当中,特别优选钼氧化物,因为钼氧化物在空气中是稳定的,具有低吸湿性,并且容易处理。
作为用于复合材料的有机化合物,可以使用芳胺化合物、咔唑衍生物、芳烃、高分子化合物(例如低聚物、树枝状聚合物或聚合物)等各种化合物。用于复合材料的有机化合物优选是具有高空穴输运性质的有机化合物。具体地,优选使用空穴迁移率大于或等于10-6cm2/Vs的物质。但是,可以使用除这些之外的物质,只要这些物质的空穴输运性质高于其电子输运性质。下面,具体示出了可用于复合材料的有机化合物。
例如,作为芳胺化合物,可以列举出:N,N'-二(对甲苯基)-N,N'-二苯基-对苯二胺(缩写:DTDPPA);4,4'-二[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:DPAB);4,4'-二(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(缩写:DNTPD);1,3,5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(缩写:DPA3B)等。
作为可以用于复合材料的咔唑衍生物,具体列举出以下物质:3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(缩写:PCzPCA1);3,6-二[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(缩写:PCzPCA2);3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(缩写:PCzPCN1)等。
另外,作为可用于复合材料的咔唑衍生物,可以列举出以下例子:4,4'-二(N-咔唑基)联苯(缩写:CBP);1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(缩写:TCPB);9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(缩写:CzPA);1,4-二[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯等。
作为可以用于复合材料的芳烃,例如可以列举出:2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(缩写:t-BuDNA);2-叔丁基-9,10-二(1-萘基)蒽;9,10-二(3,5-二苯基苯基)蒽(缩写:DPPA);2-叔丁基-9,10-二(4-苯基苯基)蒽(缩写:t-BuDBA);9,10-二(2-萘基)蒽(缩写:DNA);9,10-二苯基蒽(缩写:DPAnth);2-叔丁基蒽(缩写:t-BuAnth);9,10-二(4-甲基-1-萘基)蒽(缩写:DMNA);2-叔丁基-9,10-二[2-(1-萘基)苯基]蒽;9,10-二[2-(1-萘基)苯基]蒽;2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽;2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽;9,9'-联蒽(bianthryl);10,10'-二苯基-9,9'-联蒽;10,10'-二(2-苯基苯基)-9,9'-联蒽;10,10'-二[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9'-联蒽;蒽;并四苯;红荧烯;苝;2,5,8,11-四(叔丁基)苝等。除了这些化合物之外,也可使用并五苯、晕苯等。特别是更优选使用空穴迁移率大于或等于1×10-6cm2/Vs且碳原子数为14-42的芳烃。
可以用于复合材料的芳烃可具有乙烯基部分。作为具有乙烯基的芳烃,例如可以举出:4,4'-二(2,2-二苯基乙烯基)联苯(缩写:DPVBi);9,10-二[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(缩写:DPVPA)等。
另外,还可以使用高分子化合物,例如聚(N-乙烯基咔唑)(缩写:PVK)或聚(4-乙烯基三苯胺)(缩写:PVTPA)。
作为形成第二层104的物质,使用具有高空穴输运性质的物质,特别优选的是芳族胺化合物(即具有苯环-氮键的化合物)。作为广泛使用的物质,可以举出:4,4'-二[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯,其衍生物如4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(下文中称为NPB),以及星爆式(star burst)芳族胺化合物,例如4,4',4”-三(N,N-二苯基氨基)三苯胺和4,4',4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺。这里所述的这些物质主要是具有大于或等于10-6cm2/Vs的空穴迁移率的物质。但是,也可以使用除这些化合物之外的其它物质,只要这些物质的空穴输运性质高于其电子输运性质。第二层104不限于单层,可以使用上述物质的混合层,或者包含各层中含有上述物质的两个或多个层的堆叠层。
第三层105是包含发光物质的层。在此实施方式中,第三层105包含实施方式1所述的本发明的蒽衍生物。由于本发明的蒽衍生物呈现高的蓝绿色-黄绿色的发光,因此可以良好地作为发光物质应用于发光元件。
作为第四层106,可以使用具有高电子输运性质的物质。例如,可以使用包含具有喹啉或苯并喹啉部分的金属配合物等的层,所述金属配合物例如有:三(8-羟基喹啉合)铝(缩写:Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉合)铝(缩写:Almq3)、二(10-羟基苯并[h]喹啉合(quinolinato))铍(缩写:BeBq2)或二(2-甲基-8-羟基喹啉合)(4-苯基苯酚根合(phenolato))铝(缩写:BAlq)。或者,可以使用以下具有
Figure BDA00003607723500891
唑基或噻唑基配体的金属配合物等:二[2-(2-羟基苯基)苯并
Figure BDA00003607723500892
唑合(oxazolato)]锌(缩写:Zn(BOX)2)或二[2-(2-羟基苯基)苯并噻唑合(thiazolato)]锌(缩写:Zn(BTZ)2)等。除金属配合物之外,也可使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-
Figure BDA00003607723500893
二唑(缩写:PBD)、1,3-二[5-(对-叔丁基苯基)-1,3,4-
Figure BDA00003607723500894
二唑-2-基]苯(缩写:OXD-7)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(缩写:TAZ)、红菲绕啉(缩写:BPhen)、浴铜灵(缩写:BCP)等。这里所述的物质主要是具有大于或等于10-6cm2/Vs的电子迁移率的物质。可以使用除上述以外的其它物质形成电子输运层,只要这些物质的电子输运性质高于空穴输运性。此外,电子输运层不限于单层,也可以是由上述物质形成的各层层叠形成的两层或多层。
作为形成第二电极107的物质,优选使用低功函(具体为小于或等于3.8eV)的金属、合金、导电化合物以及它们的混合物等。作为这样的阴极材料的具体例子,可以使用属于元素周期表中第1族或第2族的元素,即锂(Li)或铯(Cs)等碱金属,镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr)等碱土金属,以及包含这些元素的合金(MgAg、AlLi)。铕(Eu)或镱(Yb)等稀土金属以及包含这些稀土金属的合金等也是合适的。然而,通过设置能够促进电子从第二电极107注入到第四层106的层时,可以不考虑功函的大小,使用Al、Ag、ITO、含有硅或氧化硅的ITO等各种导电材料用作为第二电极107。
作为具有促进电子注入的功能的层,可以使用碱金属、碱土金属、或它们的化合物,例如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)或氟化钙(CaF2)。或者,可以使用含有具有电子输运性的物质和碱金属、碱土金属或它们的化合物(例如,包含镁(Mg)的Alq)的层。优选使用这种层,因为电子从第二电极107的注入可以有效地进行。
可以使用各种方法形成第一层103、第二层104、第三层105和第四层106。例如,可以使用蒸发法、喷墨法或旋涂法等。另外,每一电极或每一层可以通过不同的成膜方法形成。
通过在第一电极102和第二电极107之间施加电压,空穴和电子在包含高发光性物质的第三层105中再结合,结果从本发明的发光元件发光。换句话说,本发明的发光元件具有在第三层105中形成发光区域的结构。
发射的光经过第一电极102和第二电极107中的一个或两个被导出到外部。因此,第一电极102和第二电极107中的一个或两个由具有透光性的电极形成。当只有第一电极102具有透光性时,如图1A所示,发射的光经过第一电极102从基板侧被导出。或者,当只有第二电极107是使用具有透光性的电极形成时,如图1B所示,发射的光经过第二电极107从与基板的相反侧被导出。当第一电极102和第二电极107都是具有透光性的电极时,如图1C所示,发射的光经过第一电极102和第二电极107从基板侧及与基板的相反侧被导出。
设置在第一电极102和第二电极107之间的层的结构不局限于上述结构。可使用上述以外的结构,只要将空穴和电子再结合的发光区域设置在远离第一电极102和第二电极107的位置,从而防止电极促进的猝灭现象(quenching phenomenon)。
换句话说,层的叠层结构不严格局限于上述结构,使用具有高电子输运性质的物质、具有高空穴输运性质的物质、具有高电子注入性质的物质、具有高空穴注入性质的物质、双极性物质(具有高电子输运性质和高空穴输运性质的物质)、空穴阻挡材料(hole blocking material)等形成的层可以自由地与本发明的蒽衍生物组合。
图2所示的发光元件具有如下结构:在基板301上依次层叠有:用作阴极的第一电极302,使用具有高电子输运性的物质形成的第一层303,包含发光物质的第二层304,使用具有高空穴输运性的物质形成的第三层305,使用具有高空穴注入性的物质形成的第四层306,和用作阳极的第二电极307。
在此实施方式中,在由玻璃、塑料等形成的基板上制造发光元件。通过在一块基板上制造多个上述的发光元件,可以制造无源型发光器件。或者,例如,可以在由玻璃、塑料等形成的基板上形成薄膜晶体管(TFT),在与TFT电连接的电极上制造发光元件。由此,可以制造由TFT控制发光元件驱动的有源矩阵型发光器件。对于TFT的结构没有严格限制,TFT可以是交错型的TFT或反向交错型的TFT。对于用于TFT的半导体的结晶性也没有限制,可以使用非晶型半导体或结晶半导体。此外,可以使用N型TFT和P型TFT,也可以使用N型TFT和P型TFT中的任一种形成在TFT基板上的驱动电路。
如该实施方式所示,本发明的蒽衍生物由于显示蓝绿-黄绿色的发光,所以可以在不添加任何其它发光物质的情况下用于发光层。
由于本发明的蒽衍生物具有高发光效率,所以将本发明的蒽衍生物用于发光元件,可以获得高发光效率的发光元件。另外,通过将本发明的蒽衍生物用于发光元件,可以获得使用寿命长的发光元件。
因为本发明的蒽衍生物能够以高效率发射绿光,所以可以良好地应用于全色显示。另外,由于本发明的蒽衍生物可以达到长使用寿命的绿光发射,所以可以良好地应用于全色显示。
另外,因为使用了本发明的蒽衍生物的发光元件能够以高效率地发射绿光,所以通过与其它发光材料组合可以获得白光发射。例如,在试图使用表示相应的NTSC色度坐标的红(R)、绿(G)和蓝(B)的发光来获得白光发射的情况中,只有以红(R):绿(G):蓝(B)=约1:6:3的比例混合这些色的发光,才可以获得白色。也就是说,需要高亮度的绿光发射,因此可获得高效率的绿光发射的本发明的蒽衍生物适合用于发光器件。
[实施方式3]
在此实施方式中,对具有与实施方式2所示的结构不同的结构的发光元件进行说明。
在此实施方式中,通过将本发明的蒽衍生物分散到另一种物质中,形成如图1A-1C所示的第三层105,因而由本发明的蒽衍生物实现发光。由于本发明的蒽衍生物呈现蓝绿-黄绿色的发光,因此可以获得呈现蓝绿-黄绿色的发光的发光元件。
在这里,可以使用各种材料作为分散本发明的蒽衍生物的物质。除了在实施方式2中所述的具有高空穴输运性的物质和具有高电子输运性的物质,还可以使用例如4,4'-二(N-咔唑基)-联苯(缩写:CBP)、2,2',2''-(1,3,5-苯三-基)-三[1-苯基-1H-苯并咪唑](缩写:TPBI)、9,10-二(2-萘基)蒽(缩写:DNA)、2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(缩写:t-BuDNA)、9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(缩写:CzPA)。
由于本发明的蒽衍生物具有高发光效率,所以将本发明的蒽衍生物用于发光元件,可以获得高发光效率的发光元件。另外,通过将本发明的蒽衍生物用于发光元件,可以获得使用寿命长的发光元件。
此外,因为使用本发明的蒽衍生物的发光元件能够以高效率发射绿光,所以这种发光元件可以良好地应用于全色显示。另外,由于使用本发明的蒽衍生物的发光元件能够实现长使用寿命的绿光发射,所以可以良好地应用于全色显示。
另外,因为本发明的蒽衍生物能提供高效率的绿光发射,所以通过与其它发光材料组合可以获得白光发射。例如,在试图使用表示相应的NTSC色度坐标的红(R)、绿(G)和蓝(B)的发光来获得白光发射的情况中,只有以红(R):绿(G):蓝(B)=约1:6:3的比例混合这些色的发光,才可以获得白色。也就是说,需要高亮度的绿光发射,因此可获得高效率的绿光发射的本发明的蒽衍生物适合用于发光器件。
注意,关于第三层105以外的各层可以适当地采用实施方式2所示的结构。
[实施方式4]
在此实施方式中,对具有与实施方式2和3所示的结构不同的结构的发光元件进行说明。
在此实施方式中,通过将发光物质分散到本发明的蒽衍生物中,形成如图1A-1C所示的第三层105,从而实现由发光物质发光。
在使用本发明的蒽衍生物作为其中分散有另一种发光物质的材料的情况,可以获得由该发光物质产生的发光颜色。另外,还可以获得由本发明的蒽衍生物和分散在该蒽衍生物中的发光物质产生的混合颜色。
在此,许多材料可用作分散在本发明的蒽衍生物中的发光物质。具体地,可以使用发射荧光的荧光发光性物质,如4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(缩写:DCM1)、4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(久洛尼定(julolidine)-4-基-乙烯基)-4H-吡喃(缩写:DCM2)、N,N'-二甲基喹吖啶酮(缩写:DMQd)或红荧烯。另外,可以使用发射磷光的磷光发光性物质,如(乙酰丙酮)二[2,3-二(4-氟苯基)喹喔啉合]铱(Ⅲ)(缩写:Ir(Fdpq)2(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉合铂(Ⅱ)(缩写:PtOEP)等。
注意,关于第三层105以外的各层可以适当地采用实施方式2所示的结构。
[实施方式5]
在此实施方式中,对具有与实施方式2和3所示的结构不同的结构的发光元件进行说明。
本发明的蒽衍生物具有空穴输运性。因此,可以在阳极和发光层之间使用含有本发明的蒽衍生物的层。具体而言,可以将本发明的蒽衍生物用于实施方式1所述的第一层103和第二层104。
另外,在将本发明的蒽衍生物用作第一层103的情况中,优选将本发明的蒽衍生物与相对于本发明的蒽衍生物显示出电子接受性的无机化合物组合。通过采用这种复合层,第一层的载流子密度增大,因此空穴注入性和空穴输运性提高。另外,在将该复合物用于第一层103的情况中,第一层103可以与第一电极102实现欧姆接触;因此,可以在不考虑功函数的情况下,选择形成第一电极的材料。
作为用于复合材料的无机化合物,优选使用过渡金属的氧化物。此外,可以举出属于元素周期表中第4族-第8族的金属的氧化物。具体地,优选使用钒氧化物、铌氧化物、钽氧化物、铬氧化物、钼氧化物、钨氧化物、锰氧化物和铼氧化物,因为这些氧化物具有高电子接受性。其中,特别优选的是钼氧化物,因为该氧化物在空气中是稳定的,具有低吸湿性,并且容易处理。
注意,该实施方式可以适当地与其它实施方式组合。
[实施方式6]
在此实施方式中,参照图3对具有层叠了多个本发明的发光单元的发光元件(以下称为叠层型元件)进行说明。该发光元件是在第一电极和第二电极之间具有多个发光单元的叠层型发光元件。作为各发光单元,可以采用与实施方式2-5中所示类似的结构。换句话说,实施方式2中所示的发光元件是具有一个发光单元的发光元件。在本实施方式中,对具有多个发光单元的发光元件进行说明。
在图3中,在第一电极501和第二电极502之间层叠有第一发光单元511和第二发光单元512。对第一电极501和第二电极502可以采用与实施方式2所述类似的电极。第一发光单元511和第二发光单元512可以具有相同的结构,也可以具有不同的结构,其结构可以采用与实施方式2-5相似的结构。
电荷产生层513含有有机化合物和金属氧化物的复合材料。该有机化合物和金属氧化物的复合材料是实施方式2或实施方式5中所述的材料,包括有机化合物和如钒氧化物、钼氧化物或钨氧化物之类的金属氧化物。作为有机化合物,可以使用芳胺化合物、咔唑衍生物、芳烃和高分子化合物(低聚物、树枝状聚合物、聚合物等)等各种化合物。优选采用空穴迁移率大于或等于1×10-6cm2/V的有机化合物。但是,可以使用这些化合物以外的其它物质,只要它们是空穴输运性高于电子输运性的物质。由于有机化合物和金属氧化物的复合材料的载流子注入性及载流子输运性良好,所以可以实现低电压驱动和低电流驱动。
应该注意,电荷产生层513也可以通过将含有有机化合物和金属氧化物的复合材料和其它材料组合而形成。例如,电荷产生层513可以通过将含有有机化合物和金属氧化物的复合材料的层与含有选自给电子物质中的一种化合物和具有高电子输运性的化合物的层组合而形成。此外,还可以通过将含有有机化合物和金属氧化物的复合材料的层与透明导电膜组合而形成电荷生成层513。
在任何情况中,只要在对第一电极501和第二电极502之间施加电压时,电子能注入到一个发光单元中,而空穴注入到其它发光单元中,电荷生成层513就是可接受的。例如,在施加电压使得第一电极的电势高于第二电极的电势的情况中,只要层513将电子和空穴分别注入到第一发光单元511和第二发光单元512中,则任何结构对于电荷生成层513来说都是可接受的。
在该实施方式中,虽然对具有两个发光单元的发光元件进行了说明,但是本发明也可应用于层叠有三个或更多个发光单元的发光元件。通过在一对电极之间设置多个发光单元使得多个发光单元被电荷生成层隔开,可以在低电流密度下实现高亮度发光,从而提高发光元件的使用寿命。换句话说,可以实现能够进行低电压驱动且低功率消耗的发光器件。
该实施方式可以适当地与另一种实施方式组合。
[实施方式7]
在此实施方式中,对使用本发明的蒽衍生物制造的发光器件进行说明。
在此实施方式中,参见图4A和4B对使用本发明的蒽衍生物制造的发光器件进行说明。图4A是发光器件的俯视图,图4B是图4A沿A-A’及B-B’线取得的截面图。驱动电路部分(源极侧驱动电路)、像素部分和驱动电路部分(栅极侧驱动电路)分别用附图标记601、602和603标注,用虚线表示。此外,密封基板和密封材料分别用附图标记604和605标注,被密封材料605包围的部分对应于空间607。
引线608是用来将输入的信号传输到源极侧驱动电路601和栅极侧驱动电路603的配线,该引线608从作为外部输入端的FPC(柔性印刷电路)609接收视频信号、时钟信号、起始信号、复位信号等。应注意虽然这里仅示出了FPC,但该FPC也可以安装有印刷线路板(PWB)。本说明书中的发光器件除了包括发光器件本身外,还包括附带了FPC或PWB的发光器件。
接下来,参见图4B说明截面结构。在基板610上形成驱动电路部分和像素部分,这里示出了作为驱动电路部分的源极侧驱动电路601和像素部分602中的一个像素。
CMOS电路是n通道型TFT623和p通道型TFT624的组合,形成该CMOS电路作为源极侧驱动电路601。驱动电路也可以使用各种CMOS电路、PMOS电路或者NMOS电路来形成。虽然在本实施方式中描述了其中驱动电路形成在基板上的驱动器-集成型器件,但是该驱动电路并不是必需在基板上形成,可以在基板之外形成。
像素部602具有多个像素,各像素包括开关TFT611、电流控制TFT612和第一电极613,该第一电极613与电流控制TFT612的漏极电连接。应注意,以覆盖第一电极613的边缘部分的方式形成绝缘体614。在这里,正感光性丙烯酸树脂膜用于绝缘体614。
为了获得良好的覆盖,以这样的方式形成绝缘体614:在绝缘体614的上端或下端形成具有曲率的曲面。例如,在使用正感光性丙烯酸树脂作为绝缘体614的材料的情况中,优选形成的绝缘体614只在其上端为具有曲率半径(0.2-3μm)的曲面。可以将通过光辐照而不溶于蚀刻剂中的负型树脂或通过光辐照而溶于蚀刻剂中的正型树脂用于绝缘体614。
在第一电极613上形成包含发光物质的层616和第二电极617。在这里,优选使用具有高功函数的材料作为用作阳极的第一电极613的材料,。例如可以使用以下结构形成第一电极613:包括氮化钛膜和铝作为主要组分的膜的叠层;包括氮化钛膜、主要含有铝的膜和氮化钛膜的三层结构等,或者ITO膜、含硅的氧化铟锡膜、包含2-20重量%的氧化锌的氧化铟膜、氮化钛膜、铬膜、钨膜、Zn膜或Pt膜之类的单层膜。当第一电极613具有叠层结构时,电极613显示了足以用作配线、提供良好的欧姆接触所需的低电阻。
此外,通过使用蒸发掩模的蒸发法、喷墨法、旋涂法等各种方法形成包含发光物质的层616。包含发光物质的层616包含实施方式1所述的本发明的蒽衍生物。此外,可使用其它材料形成包含发光物质的层616,所述其它材料包括低分子量化合物或高分子量化合物(包括低聚物和树枝状聚合物)。
第二电极形成在包含发光物质的层616上用作阴极,作为用于第二电极617的材料,优选使用具有低功函数的材料(Al、Mg、Li、Ca或它们的合金或化合物,如MgAg、MgIn、AlLi、LiF或CaF2)。在包含发光物质的层616中产生的光透过第二电极617的情况,优选使用金属薄膜和透明导电膜(ITO、含2-20重量%的氧化锌的氧化铟、含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化锌(ZnO)等)的叠层。
通过用密封材料605将密封基板604和元件基板610接合在一起,从而提供在由元件基板610、密封基板604和密封材料605包围的空间607中的发光元件618。应注意,在空间607中填充有惰性气体(氮气或氩气等)。还存在空间607填充有密封材料605的情况。
应注意,优选使用环氧基树脂作为密封材料605。希望使用对水分和氧气的渗透性尽可能小的材料作为所述密封材料。作为密封基板604,可以使用通过FRP(玻璃纤维增强的塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯、丙烯酸树脂等形成的塑料基板,还可以使用玻璃基板或石英基板。
通过上述工艺,可以获得包含本发明的蒽衍生物的发光器件。
由于本发明的发光器件使用实施方式1所示的蒽衍生物,因此可以获得高性能的发光器件。具体而言,可以获得使用寿命长的发光器件。
此外,由于本发明的蒽衍生物具有高发光效率,因此可以获得低功率消耗的发光器件。
此外,因为本发明的蒽衍生物能够高效率地发射绿光,所以该蒽衍生物可以良好地应用于全色显示。另外,由于本发明的蒽衍生物可以实现长使用寿命的绿光发射,所以可以良好地应用于全色显示。
另外,因为本发明的蒽衍生物能够高效率地发射绿光,所以通过与另一种发光材料组合可以获得白光发射。例如,在试图使用显示相应的NTSC色度坐标的红(R)、绿(G)和蓝(B)的发光来实现白光发射的情况中,只有以红(R):绿(G):蓝(B)=约1:6:3的比例混合各色的发光,才能获得白色。也就是说,需要高亮度的绿光发射,因此可获得高效率绿光发射的本发明的蒽衍生物适合用于发光器件。
如上所述,在该实施方式中,对通过晶体管控制发光元件的驱动的有源型发光器件进行了说明。或者,也可以使用其中的发光元件不需要用于驱动的元件如晶体管进行驱动的无源型发光器件。图5显示了应用本发明制造的无源型发光器件的透视图。在图5中,在基板951之上的电极952和电极956之间提供了包含发光物质的层955。所述电极952的边缘用绝缘层953覆盖。然后,在该绝缘层953上提供了分隔层954。所述分隔层954的侧壁是倾斜的,使得两个侧壁之间的距离沿朝向基板表面的方向逐渐变窄。也就是说,所述分隔层954狭窄侧的方向的横截面为梯形,底边(以与绝缘层953的平面大致相同的方向延伸并与绝缘层953接触的一边)比上侧边(以与绝缘层953的面大致相同的方向延伸并且不与绝缘层953接触的一边)短。通过以这种方式提供的分隔层954,可以对电极956图案化。在无源型发光器件中,通过使用本发明的发光元件,也可以获得使用寿命长的发光装置。此外,可以获得低功率消耗的发光器件。
[实施方式8]
在此实施方式中,对包括实施方式7所述的发光器件的本发明的电子设备进行说明。本发明的电子设备包含实施方式1所述的蒽衍生物,具有长使用寿命的显示部分。此外,本发明的电子设备具有功率消耗得到降低的显示部分。
包括使用本发明的蒽衍生物制造的发光元件的电子设备包括例如:照相机,例如摄影机和数码相机;眼镜式显示器、导航系统、声频再现(audioreproducing)装置(车载音频立体声系统和音频立体声系统等)、计算机、游戏机、便携式信息终端(移动式计算机、便携式电话、便携式游戏机、电子书等)、装有记录介质的图像重现装置(具体来说,能够播放数字通用盘(DVD)之类的记录介质并且具有能够显示图像的装置的设备)等。图6A-6D显示了这些电子设备的具体例子。
图6A显示了依据本发明的电视装置,其包括壳体9101、支承基座9102、显示器部分9103、扬声器部分9104、视频输入终端9105等。在该电视装置中,显示部分9103具有类似于实施方式2-5所述的发光元件,并且发光元件以矩阵形式排列。该发光元件的一些特征是高发光效率且使用寿命长。包括该发光元件的显示部分9103也具有类似的特征。因此在所述电视装置中,图像质量几乎没有发生劣化,实现了低功率消耗。因此,在电视装置中可以大幅地降低或缩小劣化补偿(deterioration compensation)功能电路和电源电路,因此可以实现壳体9101和支承基座9102的小型轻量化。由于本发明的电视装置实现了低功率消耗、高图像质量以及小型化和轻量化,因此可以提供适合于居住环境的产品。另外,由于实施方式1所述的蒽衍生物可以实现绿光发射,所以可以获得全色显示以及具有使用寿命的显示部分的电视装置。
图6B显示了本发明的计算机,其包括主体9201、壳体9202、显示部分9203、键盘9204、外部连接端口9205、定位装置9206等。在该计算机中,显示部分9203具有与实施方式2-5所述类似的发光元件,并且该发光元件以矩阵的形式排列。该发光元件的一些特征是高发光效率且使用寿命长。包括该发光元件的显示部分9203也具有类似的特征,因此所述计算机的图像质量几乎没有发生劣化,实现了低功率消耗。由于这些特征,在计算机中可以大幅地降低或缩小劣化补偿功能电路和电源电路,因此可以实现主体9201和壳体9202的小型化和轻量化。由于本发明的计算机实现了低功率消耗、高图像质量以及小型轻量化,因此可以提供适合于环境的产品。另外,由于实施方式1所述的蒽衍生物可以实现绿光发射,所以可以获得全色显示,以及具有长使用寿命的显示部分的计算机。
图6C显示了本发明的移动电话,其包括主体9401、壳体9402、显示部分9403、音频输入部分9404、音频输出部分9405、操作键9406、外部连接端口9407、天线9408等。在该移动电话中,显示部分9403具有与实施方式2-5所述类似的发光元件,并且该发光元件以矩阵的形式排列。该发光元件的一些特征是高发光效率且使用寿命长。包括该发光元件的显示部分9403也具有类似的特征,因此所述移动电话的图像质量几乎没有发生劣化,实现了低功率消耗。由于这些特征,在移动电话中可以大幅地降低或缩小劣化补偿功能电路和电源电路,因此可以实现主体9401和壳体9402的小型轻量化。由于本发明的移动电话实现了低功率消耗、高画质以及小型化和轻量化,因此可以提供适合于携带的产品。另外,由于实施方式1所述的蒽衍生物能够绿光发射,所以可以获得全色显示,以及具有长使用寿命的显示部的移动电话。
图6D显示了本发明的照相机,其包括主体9501、显示部分9502、壳体9503、外部连接端口9504、遥控接收部分9505、图像接收部分9506、电池9507、音频输入部分9508、操作键9509、和目镜部分9510等。在该照相机中,显示部分9502具有与实施方式2-5所述类似的发光元件,并且该发光元件以矩阵的形式排列。该发光元件的一些特征是高发光效率和使用寿命长。包括该发光元件的显示部分9502也具有类似的特征。因此所述照相机的图像质量几乎没有劣化,实现了低功率消耗。由于这些特征,在照相机中可以大幅地降低或缩小劣化补偿功能电路和电源电路,因此可以实现主体9501的小型化和轻量化。由于本发明的照相机实现了低功率消耗、高图像质量以及小型化和轻量化,因此可以提供适合于携带的产品。另外,由于实施方式1所述的蒽衍生物可以实现绿光发射,所以可以获得全色显示,以及具有长使用寿命的显示部分的照相机。
如上所述,本发明的发光器件的适用范围非常广泛,因此该发光器件适用于各种领域的电子设备。通过使用本发明的蒽衍生物,可以提供具有使用寿命长的显示部分的电子设备。
本发明的发光器件还可用作照明装置。参照图7对将本发明的发光元件用作照明装置的一种方式进行说明。
图7显示了将本发明的发光器件用作背光源的液晶显示装置的一个例子。图7所示的液晶显示装置包括壳体901、液晶层902、背光源903以及壳体904,液晶层902与驱动器IC905连接。本发明的发光器件用于背光源903,通过端子906供应电流。
通过将本发明的发光器件用作液晶显示装置的背光,可以获得功率消耗降低且发光效率高的背光。本发明的发光器件是面发光的照明装置,可以具有大面积。因此背光可以为大面积,并可获得具有大面积的液晶显示装置。另外,本发明的发光器件是薄型的且功率消耗低,因此也可以实现显示装置的薄型化和低功率消耗化。由于本发明的发光器件具有长使用寿命,所以使用本发明的发光器件的液晶显示装置也具有长使用寿命。
图8显示了应用本发明的发光器件的例子。在此图中,说明了作为照明装置的台灯的应用的一个例子。图8所示的台灯包括壳体2001和光源2002,本发明的发光器件用作光源2002。本发明的发光器件具有高发光效率和长使用寿命,所以台灯也具有高发光效率和长使用寿命。
图9显示了应用本发明的发光器件的例子。该图显示了室内照明装置3001的应用的例子。由于本发明的发光器件可以具有大面积,所以本发明的发光器件可以用作具有大发光面积的照明装置。此外,本发明的发光器件由于是薄型的且功率消耗低,因此本发明的发光器件可以用作薄型且功率消耗低的照明装置。可以在将图6A所示的依据本发明的电视装置3002放置在使用本发明制造的发光器件作为室内照明装置3001的房间内,观看公共广播和电影。在此情况下,由于两个装置的功率消耗都低,所以可以不用担心电费,在明亮的房间欣赏精彩的影像。
[实施例1]
在此实施例中,具体描述了9,10-二苯基-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPAPA)的合成方法,该化合物是由结构式(101)表示的本发明的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723501021
[步骤1]2-溴-9,10-二苯基蒽的合成。
(i)2-溴-9,10-蒽醌的合成。
2-溴-9,10-蒽醌的合成方案示于(C-1)。
Figure BDA00003607723501022
将46克(206毫摩尔)溴化铜(Ⅱ)和500mL乙腈装入1L三颈烧瓶中,向该悬浮液中加入17.3克(168毫摩尔)亚硝酸叔丁酯,然后在65℃加热。然后,向该混合物中加入25克(111.0毫摩尔)2-氨基-9,10-蒽醌,然后将该混合物在相同的温度下搅拌6个小时。该反应之后,将反应混合物倒入3M盐酸中,搅拌3个小时。然后过滤沉淀物,依次用水和乙醇洗涤。将沉淀物溶解在甲苯中,然后通过硅酸镁载体(Florisil)、硅藻土(celite)和氧化铝对所得溶液进行过滤。将滤液浓缩,然后用氯仿和己烷对残余物进行重结晶,以58%的产率获得18.6克奶油色固体状的2-溴-9,10-蒽醌。(ii)2-溴-9,10-二苯基-9,10-二氢蒽-9,10-二醇的合成。
2-溴-9,10-二苯基-9,10-二氢蒽-9,10-二醇的合成方案示于(C-2)。
Figure BDA00003607723501031
将4.9克(16.95毫摩尔)2-溴-9,10-蒽醌装入300毫升三颈烧瓶中,用氮气置换烧瓶内的气氛。向烧瓶中加入100毫升四氢呋喃(THF),滴加17.76毫升(37.29毫摩尔)苯基锂的二丁醚溶液,然后在室温下搅拌约12个小时。在反应之后,用水洗涤溶液,用乙酸乙酯萃取水层。用硫酸镁干燥有机层,过滤,浓缩,得到目标化合物2-溴-9,10-二苯基-9,10-二氢蒽-9,10-二醇。(iii)2-溴-9,10-二苯基蒽的合成。
2-溴-9,10-二苯基蒽的合成方案示于(C-3)。
Figure BDA00003607723501032
将7.55g(16.95毫摩尔)获得的2-溴-9,10-二苯基-9,10-二氢蒽-9,10-二醇、5.06克(30.51毫摩尔)碘化钾、9.70克(91.52毫摩尔)一水合次膦酸钠和50毫升冰乙酸装入500毫升三颈烧瓶中,将该混合物在120℃加热2小时。然后,向反应混合物中加入30毫升50%的次膦酸,将该混合物在120℃下搅拌1小时。在反应之后,用水洗涤混合物,用乙酸乙酯萃取水层。将有机层用硫酸镁干燥,过滤和浓缩。将残余物溶解在甲苯中,通过硅藻土、硅酸镁载体和氧化铝过滤。将滤液浓缩,残余物用氯仿和己烷重结晶,以74%的产率得到5.1克浅黄色固体状的2-溴-9,10-二苯基蒽。
[步骤2]2DPAPA的合成。
2DPAPA的合成方案示于(C-4)。
Figure BDA00003607723501041
将1.8克(4.40毫摩尔)实施例1的步骤1中合成的2-溴-9,10-二苯基蒽、1.78克(5.28毫摩尔)N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(DPA)、0.126克(0.220毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)和2.11克(21.99毫摩尔)叔丁醇钠装入100毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。此外,向烧瓶中加入30毫升甲苯和0.44克(0.220毫摩尔)三(叔丁基)膦(10%的己烷溶液),将该溶液在80℃加热6小时。在反应之后,用水洗涤该溶液,用乙酸乙酯萃取水层。有机层用硫酸镁干燥,过滤和浓缩,将残余物溶解在甲苯中,然后通过硅藻土、硅酸镁载体和氧化铝进行过滤。滤液浓缩,然后用氯仿、甲醇和己烷对残余物进行重结晶,以77%的产率得到2.24克为黄色固体的目标化合物。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是9,10-二苯基-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPAPA)。
2DPAPA的1H NMR数据如下。1H NMR(DMSO-d6,300MHz):δ=6.90-7.14(m,15H),7.25-7.37(m,10H),7.44-7.52(m,8H),7.57-7.66(m,3H)。1H NMR图谱示于图11A和11B中。注意图11A中6.5ppm至8.0ppm的范围被放大,示于图11B中。
通过热重/差热分析仪(型号TG/DTA320,由日本精工株式会社(SeikoInstruments Inc.)制造)测量的2DPAPA的分解温度(Td)为359.9℃,表明该化合物的热稳定性高。
2DPAPA的甲苯溶液的吸收光谱示于图12。另外,2DPAPA的薄膜的吸收光谱示于图13中。使用紫外可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)进行测定。溶液的光谱在石英池中测得。薄膜样品通过将2DPAPA气相沉积到石英基材上制得。溶液和薄膜的吸收光谱分别示于图12和13中,它们是通过从相应的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图12和13中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在442纳米附近观察到吸收,而在薄膜的情况中,在约452纳米处观察到吸收。此外,2DPAPA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长430纳米)示于图14中,2DPAPA的薄膜的发射光谱(激发波长452纳米)示于图15中。在图14和15中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大发射波长为539纳米(激发波长为430纳米),而在薄膜的情况中,最大发射波长为543纳米(激发波长为452纳米)。
通过光电子分光计(AC-2,理研计器株式会社(Riken Keiki Co.,Ltd.)制造)在空气中测量薄膜状态的2DPAPA的HOMO能级为-5.28eV。由图13所示的薄膜的吸收光谱的Tauc图得到的吸收边沿(absorption edge),估计光能隙(optical energy gap)为2.46eV,这意味着2DPAPA的LUMO能级为–2.82eV。
[实施例2]
在该实施例中,具体描述了9,10-二苯基-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCAPA)的合成方法,该化合物是由结构式(201)表示的本发明的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723501061
[步骤:1]N-苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(缩写:PCA)的合成。
(i)3-溴-9-苯基咔唑的合成。
3-溴-9-苯基咔唑的合成方案示于(C-5)。
Figure BDA00003607723501062
将24.3克(100毫摩尔)9-苯基咔唑装入2升迈耶烧瓶(Meyer flask)中,溶于600mL冰乙酸中。然后,慢慢加入17.8克(100毫摩尔)的N-溴代琥珀酰亚胺,将该溶液在室温下搅拌约12小时。将该溶液滴加到1升冰水中,同时加以搅拌。通过抽滤回收沉淀的白色固体,然后用水洗涤三次。将该固体溶于150毫升乙醚中,依次用饱和碳酸氢钠水溶液和水洗涤该溶液。用硫酸镁干燥该有机层,过滤,浓缩,然后将残余物溶解在约50毫升乙醇中。通过抽滤收集形成的白色固体沉淀,干燥,得到28.4克(产率为88%)白色粉末状的3-溴-9-苯基咔唑。
(ii)N-苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(缩写:PCA)的合成。
N-苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(缩写:PCA)的合成方案示于(C-6)。
将19克(60毫摩尔)3-溴-9-苯基咔唑、340毫克(0.6毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)、1.6克(3.0毫摩尔)1,1-二(二苯基膦基)二茂铁和13克(180毫摩尔)叔丁醇钠装入500毫升三颈烧瓶中,用氮气置换烧瓶中的气氛。然后,向混合物中加入110毫升脱水二甲苯和7.0克(75毫摩尔)苯胺。将该混合物在90℃下加热搅拌7.5小时。在反应完成后,向溶液中加入约500毫升热甲苯,将该溶液通过硅酸镁载体、氧化铝和硅藻土进行过滤。将所获得的滤液浓缩,向残余物中加入己烷和乙酸乙酯,然后进行超声处理。通过抽滤回收沉淀的固体,干燥,得到15克(产率为75%)的奶油色粉末状的N-苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(缩写:PCA)。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是N-苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(缩写:PCA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=6.84(t,J=6.9Hz,1H),6.97(d,J=7.8Hz,2H),7.20-7.61(m,13H),7.90(s,1H),8.04(d,J=7.8Hz,1H)。1H NMR图谱示于图16A和16B中。注意图16A中的5.0ppm至9.0ppm的范围被放大,示于图16B中。
[步骤2]2PCAPA的合成方法。
2PCAPA的合成方案示于(C-7)。
Figure BDA00003607723501081
将1.8克(4.40毫摩尔)实施例1的步骤1中合成的2-溴-9,10-二苯基蒽、1.76克(5.28毫摩尔)N-苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(缩写:PCA)、0.126克(0.220毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)和2.11克(21.99毫摩尔)叔丁醇钠装入100毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。向烧瓶中加入30毫升甲苯和0.44克(0.220毫摩尔)三(叔丁基)膦(10%的己烷溶液),搅拌下将该混合物在80℃加热6小时。在反应之后,用水洗涤该溶液,用乙酸乙酯萃取水层。有机层用硫酸镁干燥。在有机层过滤和浓缩后,将残余物溶解在甲苯中,然后通过硅藻土、硅酸镁载体和氧化铝对溶液进行过滤。滤液浓缩,然后用氯仿、甲醇和己烷对残余物进行重结晶,以80%的产率得到2.24克黄色固体的目标化合物。通过核磁共振分析(NMR)确认该化合物是9,10-二苯基-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCAPA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(CDCl3,300MHz):δ=6.92-6.97(m,1H),7.11-7.32(m,16H),7.39-7.66(m,15H),7.88-7.97(m,2H)。此外,1H NMR图谱示于图17A和17B中。注意图17A中6.5ppm至8.0ppm的范围被放大,示于图17B中。
通过热重/差热分析仪(型号TG/DTA320,由日本精工株式会社(SeikoInstruments Inc.)制造)测量的2PCAPA的分解温度(Td)为410.1℃,表明该化合物的热稳定性高。
2PCAPA的甲苯溶液的吸收光谱示于图18。另外,2PCAPA的薄膜的吸收光谱示于图19中。使用紫外-可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)进行测定。溶液的光谱在石英池中测得。薄膜样品通过将2PCAPA气相沉积到石英基材上制得。溶液和薄膜的吸收光谱分别示于图18和19中,它们是通过从相应的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图18和19中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在442纳米附近观察到吸收,而在薄膜的情况中,在约448纳米处观察到吸收。此外,2PCAPA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长430纳米)示于图20中,2PCAPA的薄膜的发射光谱(激发波长452纳米)示于图21中。在图20和21中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大光发射波长为508纳米(激发波长为430纳米),而在薄膜的情况中,最大发射波长为537纳米(激发波长为448纳米)。
通过光电子分光计(AC-2,理研计器株式会社(Riken Keiki Co.,Ltd.)制造)在空气中测量的薄膜状态的2PCAPA的HOMO能级为-5.26eV。由图19所示的薄膜的吸收光谱的Tauc图得到的吸收边沿,估计光能隙为2.47eV,这意味着2PCAPA的LUMO能级为–2.79eV。
通过循环伏安(CV)测量研究了2PCAPA的氧化还原反应特性。对于该测量,使用电化学分析器(ALS600A型,BAS株式会社(BAS Inc.)制造)。
关于CV测量中使用的溶液,溶剂使用脱水N,N-二甲基甲酰胺(DMF)(奥德里奇有限公司(Aldrich)制造,99.8%,目录编号:22705-6)。使作为支持电解质的高氯酸四正丁铵(n-Bu4NClO4)(东京化成工业株式会社(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)制造,目录编号:T0836,)以100毫摩尔/升的浓度溶解在DMF中,制得电解溶液。将样品以1毫摩尔/升的浓度溶解于电解溶液中,制得样品溶液。铂电极(PTE铂电极,BAS株式会社(BASInc.)制造)用作工作电极。铂电极(VC-3Pt对电极(5厘米),BAS株式会社(BAS Inc.)制造)用作对电极。Ag/Ag+电极(RE5非水性溶剂型参比电极,BAS株式会社(BAS Inc.)制造)用作参比电极。测量在室温下进行。
按照以下方式评价2PCAPA的氧化特性。将相对于参比电极的工作电极的电位从-0.23伏扫描到0.60伏,然后再从0.60伏扫描到-0.23伏。该循环定义为一次循环,进行100次循环。另外,按照以下方式评价2PCAPA的还原特性。将相对于参比电极的工作电极的电位从-0.41伏扫描到-2.50伏,然后再从-2.50伏扫描到-0.41伏。该循环定义为一次循环,进行100次循环。CV循环的扫描速率设定为0.1伏/秒。
图22和23中分别显示了2PCAPA的氧化侧的CV测量结果和2PCAPA的还原侧的CV测量结果。在图22和图23中,横轴都表示相对于参比电极的工作电极的电位(V),纵轴都表示工作电极和对电极之间流过的电流值(μA)。由图22可知,在-0.47伏(相对于Ag/Ag+)附近观察到表示氧化的电流。由图23可知,在-2.22伏(相对于Ag/Ag+)附近观测到表示还原的电流。
尽管反复进行了100次循环的扫描,CV曲线的峰位置和峰强度在氧化和还原中几乎没有变化,由此表明,本发明的蒽衍生物对于反复进行的氧化和还原反应是极为稳定的。
[实施例3]
在该实施例中,具体描述了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPABPhA)的合成方法,该化合物是由结构式(115)表示的本发明的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723501101
[步骤1]9,10-二(2-联苯基)-2-溴蒽的合成
9,10-二(2-联苯基)-2-溴蒽的合成方案示于(C-8)至(C-10)。
Figure BDA00003607723501111
Figure BDA00003607723501113
将22.84克(98.00毫摩尔)2-溴联苯放入500毫升三颈烧瓶中,用氮气置换烧瓶中的气氛。向烧瓶中加入100毫升四氢呋喃(THF),然后在-78℃滴加68.66毫升(107.80毫摩尔)正丁基锂(1.57摩尔/升己烷溶液)。在搅拌5小时后,在氮气下向该溶液中滴加含8.5克(29.40毫摩尔)2-溴-9,10-蒽醌的160毫升THF,将该溶液搅拌约12小时,同时将反应温度缓慢升高到室温。在反应之后,向溶液中加入水,过滤形成的沉淀,得到奶油色固体状的9,10-二(2-联苯基)-2-溴-9,10-二氢蒽-9,10-二醇。
将得到的18.32克(30.66毫摩尔)9,10-二(2-联苯基)-2-溴-9,10-二氢蒽-9,10-二醇、9.16克(55.19毫摩尔)碘化钾、17.55克(165.56毫摩尔)一水合次膦酸钠和150毫升冰乙酸放入三颈烧瓶中,将该混合物在120℃搅拌5小时。然后,向该混合物中加入100毫升50%的次膦酸,然后在120℃搅拌1小时。在反应之后,用水洗涤溶液,过滤沉淀,用氯仿和己烷重结晶,以66%的产率得到11.4克浅黄色固体状的9,10-二(2-联苯基)-2-溴蒽。
[步骤2]2DPABPhA的合成方法。
2DPABPhA的合成方案示于(C-11)。
Figure BDA00003607723501121
将2.0克(3.56毫摩尔)实施例3的步骤1中合成的9,10-二(2-联苯基)-2-溴蒽、1.44克(4.27毫摩尔)N,N,N'-三苯基-1,4-苯二胺(DPA)、0.102克(0.178毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)和1.71克(17.81毫摩尔)叔丁醇钠放入100毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。向烧瓶中加入30毫升甲苯和0.36克(0.178毫摩尔)三(叔丁基)膦(10%的己烷溶液),将该溶液在80℃加热搅拌7小时。在反应之后,用水洗涤该溶液,用乙酸乙酯萃取水层。有机层用硫酸镁干燥,过滤和浓缩,将残余物溶解在甲苯中。通过硅藻土、硅酸镁载体和氧化铝对该甲苯溶液进行过滤。滤液浓缩,然后用氯仿和甲醇对残余物进行重结晶,以87%的产率得到2.5克黄色固体状的目标化合物。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是9,10-二(2-联苯基)-2-[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPABPhA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ=6.78-7.08(m,24H),7.12-7.30(m,10H),7.32-7.59(m,10H)。1H NMR图谱分别示于图24A和24B中。注意图24A中6.5ppm至8.0ppm的范围被放大,示于图24B中。
通过热重/差热分析仪(型号TG/DTA320,由日本精工株式会社(SeikoInstruments Inc.)制造)测量2DPABPhA的分解温度(Td)为419.8℃,表明该化合物的热稳定性高。
2DPABPhA的甲苯溶液的吸收光谱示于图25。另外,2DPABPhA的薄膜的吸收光谱示于图26中。使用紫外可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)进行测定。溶液的光谱在石英池中测得。薄膜样品通过将2DPABPhA气相沉积到石英基材上制得。溶液和薄膜的吸收光谱分别示于图25和26中,它们是通过从相应的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图25和26中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在446纳米附近观察到吸收,而在薄膜的情况中,在约449纳米处观察到吸收。此外,2DPABPhA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长430纳米)示于图27中,2DPABPhA的薄膜的发射光谱(激发波长430纳米)示于图28中。在图27和28中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大发射波长为542纳米(激发波长为430纳米),而在薄膜的情况中,最大发射波长为548纳米(激发波长为449纳米)。
通过光电子分光计(AC-2,理研计器株式会社(Riken Keiki Co.,Ltd.)制造)在空气下测量薄膜状态的2DPABPhA的HOMO能级为-5.28eV。由图26所示的薄膜的吸收光谱的Tauc图得到的吸收边沿,估计光能隙为2.47eV,这意味着2DPABPhA的LUMO能级为–2.81eV。
[实施例4]
在该实施例中,具体描述了9,10-二(2-联苯基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCABPhA)的合成方法,该化合物是由结构式(215)表示的本发明的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723501141
[步骤1]2PCABPhA的合成方法。
2PCABPhA的合成方案示于(C-12)。
[0329]
将2.8克(5.0毫摩尔)实施例3的步骤1中合成的9,10-二(2-联苯基)-2-溴蒽、1.67克(5.0毫摩尔)实施例2的步骤1中合成的N-苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(缩写:PCA)、0.14克(0.25毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯和2.4克(25毫摩尔)叔丁醇钠放入100毫升三颈烧瓶中,将该烧瓶内的气氛用氮气置换。向烧瓶中加入20毫升甲苯和1.5克(0.75毫摩尔)三(叔丁基)膦(10%的己烷溶液),将该溶液在80℃加热搅拌6小时。在反应之后,用水洗涤该溶液,用乙酸乙酯萃取水层。有机层用硫酸镁干燥,过滤和浓缩,将残余物溶解在甲苯中。通过硅藻土、硅酸镁载体和氧化铝对该溶液进行过滤。滤液浓缩,然后用甲苯和己烷对残余物进行重结晶,以83%的产率得到3.4克黄色固体状的目标化合物。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是9,10-二(2-联苯基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCABPhA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ=6.74-7.09(m,16H),7.14-7.29(m,8H),7.32-7.62(m,16H),7.75-7.97(m,2H)。1H NMR图谱分别示于图29A和29B中。注意图29A中6.5ppm至8.5ppm的范围被放大,示于图29B中。
通过热重/差热分析仪(型号TG/DTA320,由日本精工株式会社(SeikoInstruments Inc.)制造)测量2PCABPhA的分解温度(Td)为423.7℃,表明该化合物的热稳定性高。
2PCABPhA的甲苯溶液的吸收光谱示于图30。另外,2PCABPhA的薄膜的吸收光谱示于图31中。使用紫外可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)进行测定。溶液的光谱在石英池中测得。薄膜样品通过将2PCABPhA气相沉积到石英基材上制得。溶液和薄膜的吸收光谱分别示于图30和31中,它们是通过从相应的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图30和31中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在440纳米附近观察到吸收,而在薄膜的情况中,在约449纳米处观察到吸收。此外,2PCABPhA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长430纳米)示于图32中,2PCABPhA的薄膜的发射光谱(激发波长430纳米)示于图33中。在图32和33中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大发射波长为509纳米(激发波长为430纳米),而在薄膜的情况中,最大发射波长为534纳米(激发波长为449纳米)。
通过光电子分光计(AC-2,理研计器株式会社(Riken Keiki Co.,Ltd.)制造)在空气下测量薄膜状态的2PCABPhA的HOMO能级为-5.29eV。由图31所示的薄膜的吸收光谱的Tauc图得到的吸收边沿,估计光能隙为2.46eV,这意味着2DPAPA的LUMO能级为–2.83eV。
通过循环伏安(CV)测量研究了2PCABPhA的氧化还原特性。对于该测量,使用电化学分析器(ALS600A型,BAS株式会社(BAS Inc.)制造)。
关于CV测量中使用的溶液,溶剂使用脱水N,N-二甲基甲酰胺(DMF)(奥德里奇有限公司(Aldrich)制造,99.8%,目录编号:22705-6)。使作为支持电解质的高氯酸四正丁铵(n-Bu4NClO4)(东京化成工业株式会社(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)制造,目录编号:T0836,)以100毫摩尔/升的浓度溶解在DMF中,制得电解溶液。将样品以1毫摩尔/升的浓度溶解于电解溶液中,制得样品溶液。铂电极(PTE铂电极,BAS株式会社(BASInc.)制造)用作工作电极。铂电极(VC-3Pt对电极(5厘米),BAS株式会社(BAS Inc.)制造)用作对电极。Ag/Ag+电极(RE5非水性溶剂型参比电极,BAS株式会社(BAS Inc.)制造)用作参比电极。测量在室温下进行。
按照以下方式评价2PCABPhA的氧化特性。将相对于参比电极的工作电极的电位从-0.23伏扫描到0.70伏,然后再从0.70伏扫描到-0.23伏。该循环定义为一次循环,进行100次循环。另外,按照以下方式评价2PCABPhA的还原特性。将相对于参比电极的工作电极的电位从-0.36伏扫描到-2.50伏,然后再从-2.50伏扫描到-0.36伏。该循环定义为一次循环,进行100次循环。CV测量的扫描速率设定为0.1伏/秒。
图34和35中分别显示了2PCABPhA的氧化侧的CV测量结果和2PCABPhA的还原侧的CV测量结果。在图34和图35中,横轴都表示相对于参比电极的工作电极的电位(V),纵轴都表示工作电极和对电极之间流过的电流值(μA)。由图34可知,在0.49伏(相对于Ag/Ag+电极)附近观察到表示氧化的电流。由图35可知,在-2.22伏(相对于Ag/Ag+电极)附近观测到表示还原的电流。
尽管反复进行了100次循环的扫描,CV曲线的峰位置和峰强度在氧化和还原中几乎没有变化,由此可知,本发明的蒽衍生物对于反复进行的氧化和还原反应是极为稳定的。
[实施例5]
在该实施例中,具体描述了9,10-二(2-联苯基)-2-{N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}蒽(缩写:2YGABPhA)的合成方法,该化合物是由结构式(315)表示的本发明的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723501171
[步骤1]4-(咔唑-9-基)二苯基胺(缩写:YGA)的合成。
(i)N-(4-溴苯基)咔唑的合成
N-(4-溴苯基)咔唑的合成方案示于(C-13)。
将56.3克(0.24摩尔)1,4-二溴苯、31.3克(0.18摩尔)咔唑、4.6克(0.024摩尔)碘化铜、66.3克(0.48摩尔)碳酸钾和2.1克(0.008摩尔)18-冠-6-醚装入到300mL三颈烧瓶中,用氮气置换烧瓶中的气氛。然后加入8mL1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2(1H)-嘧啶酮(缩写:DMPU),然后将该混合物在180℃下搅拌6小时。在反应混合物冷却至室温之后,通过抽滤去除沉淀物。将所获得的滤液依次用稀盐酸、饱和碳酸氢钠水溶液和盐水洗涤,用硫酸镁干燥。在干燥后,将该混合物过滤,将滤液浓缩,得到油状物,使用硅胶柱色谱法(己烷:乙酸乙酯=9:1)纯化该油状物。将所获得的固体用氯仿和己烷重结晶,以35%的产率得到20.7克N-(4-溴苯基)咔唑的淡褐色片状结晶。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是N-(4-溴苯基)咔唑。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=8.14(d,J=7.8Hz,2H),7.73(d,J=8.7Hz,2H),7.46(d,J=8.4Hz,2H),7.42-7.26(m,6H).
(ii)4-(咔唑-9-基)二苯基胺(缩写:YGA)的合成。
4-(咔唑-9-基)二苯基胺(缩写:YGA)的合成方案示于(C-14)。
Figure BDA00003607723501181
将5.4克(17.0毫摩尔)在上述步骤(i)中得到的N-(4-溴苯基)咔唑、1.8mL(20.0毫摩尔)苯胺、100毫克(0.17毫摩尔)的二(二亚苄基丙酮)钯(0)和3.9克(40毫摩尔)叔丁醇钠装入200mL三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。然后,将0.1毫升三(叔丁基)膦(10重量%己烷溶液)和50毫升甲苯加入烧瓶中,将该溶液在80℃搅拌6小时。将该反应混合物通过硅酸镁载体、硅藻土和氧化铝过滤。将滤液依次用水和盐水洗涤,用硫酸镁进行干燥。将该混合物过滤,将滤液浓缩得到油状物质,使用硅胶柱色谱法(己烷:乙酸乙酯=9:1)纯化该油状物,以73%的产率获得4.1克4-(咔唑-9-基)二苯基胺(缩写:YGA)。通过核磁共振测定(NMR)确认该化合物是4-(咔唑-9-基)二苯基胺(缩写:YGA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(300MHz,DMSO-d6):δ=8.47(s,1H),8.22(d,J=7.8Hz,2H),7.44-7.16(m,14H),6.92-6.87(m,1H)。图36A和36B分别显示了1H NMR图谱。注意图36A中的6.5ppm至8.5ppm的范围被放大,示于图36B中。
[步骤2]2YGABPhA的合成方法。
2YGABPhA的合成方案示于(C-15)。
Figure BDA00003607723501191
将2.0克(3.5毫摩尔)实施例3的步骤1中合成的9,10-二(2-联苯基)-2-溴蒽、597毫克(3.5毫摩尔)实施例5的步骤1中合成的4-(咔唑-9-基)二苯基胺(缩写:YGA)和2.0克(21毫摩尔)叔丁醇钠装入100毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。然后,向烧瓶中加入30毫升甲苯和0.1毫升三(叔丁基)膦(10%的己烷溶液),将该溶液在减压下脱气。在脱气后,将20毫克(0.035毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)加入溶液中,将溶液在80℃搅拌3小时。在反应后,依次用水和盐水洗涤该反应溶液,然后用硫酸镁干燥有机层。在过滤后,滤液浓缩,通过硅胶柱色谱法(己烷:甲苯=6:4)纯化得到固体。所得固体用二氯甲烷-己烷重结晶,以69%的产率得到2.0克黄色固体状的目标化合物。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是9,10-二(2-联苯基)-2-{N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}蒽(缩写:2YGABPhA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=6.86-7.08(m,14H),7.13(d,J=9.0Hz,2H),7.21-7.24(m,3H),7.26-7.64(m,19H),8.15(d,J=7.8Hz,2H)。1H NMR图谱分别示于图37A和37B中。注意图37A中6.5ppm至8.0ppm的范围被放大,示于图37B中。
2YGABPhA的甲苯溶液的吸收光谱示于图38。另外,2YGABPhA的薄膜的吸收光谱示于图39中。使用紫外可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)进行测定。溶液的光谱在石英池中测得。薄膜样品通过将2YGABPhA气相沉积到石英基材上制得。溶液和薄膜的吸收光谱分别示于图38和39中,它们是通过从相应的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图38和39中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在430纳米附近观察到吸收,而在薄膜的情况中,在约435纳米处观察到吸收。此外,2YGABPhA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长370纳米)示于图40中,2YGABPhA的薄膜的发射光谱(激发波长435纳米)示于图41中。在图40和41中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大发射波长为491纳米(激发波长为370纳米),而在薄膜的情况中,最大发射波长为495纳米(激发波长为435纳米)。
通过光电子分光计(AC-2,理研计器株式会社(Riken Keiki Co.,Ltd.)制造)在空气下测量薄膜状态的2YGABPhA的HOMO能级为-5.36eV。由图39所示的薄膜的吸收光谱的Tauc图得到的吸收边沿,估计光能隙为2.56eV,这意味着2YGABPhA的LUMO能级为–2.80eV。
[实施例6]
在该实施例中,参考图10描述了本发明的发光元件。用于该实施例的材料的化学结构式如下所示。
Figure BDA00003607723501211
Figure BDA00003607723501212
该实施例中制造的发光元件的元件结构总结在表1中。在表1中,混合物的比例都以重量比表示。
表1.发光元件1-10的结构
Figure BDA00003607723501221
*括号内的比例是重量比。
下面描述该实施例的发光元件的制造方法。
首先,通过溅射法在玻璃基板2101上形成含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)的膜,形成第一电极2102。注意,该第一电极的膜厚度为110纳米,电极面积为2毫米×2毫米。
然后,将其上形成有第一电极的基板固定设在真空蒸发装置中的基板支架上,使形成有第一电极的面朝下。然后,在将真空蒸发设备的压力降低到约10-4Pa后,通过共蒸发4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)和氧化钼(VI),在第一电极2102上形成包含由有机化合物和无机化合物形成的复合材料的层2103。层2103的膜厚度为50纳米,NPB和氧化钼(VI)的比例调节为按重量计等于4:1(=NPB:氧化钼)。注意,共蒸发法是一种在一个处理室中从多个蒸发源同时进行蒸发的蒸发法。
然后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在包含复合材料的层2103上形成10纳米厚度的4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)的膜,从而形成空穴输运层2104。
此外,通过共蒸法9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(缩写:CzPA)和本发明的蒽衍生物,在空穴输运层2104上形成厚度为40纳米的发光层2105。各元件中CzPA和蒽衍生物的重量比调节到表1所示的数值。
然后,在发光元件1、3、5、7和9的情况中,通过使用电阻加热系统的蒸发法在发光层2105上形成30纳米厚度的三(8-羟基喹啉合)铝(缩写:Alq)的层,从而形成电子输运层2106。在发光元件2、4、6、8、和10的情况中,形成30纳米厚度的红菲绕啉(缩写:BPhen)的膜,从而形成电子输运层2106。
此外,在电子输运层2106上形成1纳米厚度的氟化锂(LiF)层,从而形成电子注入层2107。
最后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在电子注入层2107上形成200纳米厚度的铝膜,从而形成第二电极2108。因此,制得发光元件1-10。
发光元件1的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图42、43和44中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图45所示。此外,图46和47分别显示了当初始亮度为3000cd/m2时,发光元件1的归一化亮度的时间依赖性和工作电压的时间依赖性。在亮度为3000cd/m2时,发光元件1的CIE色度坐标是(x=0.36,y=0.60),发出的光是黄绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为17.4cd/A,表明具有高电流效率。另外,如图45所示,在电流为1毫安时的最大发射波长为540纳米。从图46可以得出发光元件1具有较长的使用寿命,这是因为甚至在600小时后都可以保持初始亮度的84%。
发光元件2的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图48、49和50中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图51所示。在亮度为3000cd/m2时,发光元件2的CIE色度坐标是(x=0.33,y=0.63),发出的光是绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为19.3cd/A,表明具有高电流效率。在亮度为3000cd/m2时,功率效率为17.8lm/W,表明发光元件2可以在低功率消耗下工作。另外,如图51所示,在电流为1毫安时最大发射波长为535纳米。
发光元件3的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图52、53和54中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图55所示。此外,图56和57分别显示了当初始亮度为3000cd/m2时,发光元件3的归一化亮度的时间依赖性和工作电压的时间依赖性。在亮度为3000cd/m2时,发光元件3的CIE色度坐标是(x=0.31,y=0.63),发出的光是绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为14.5cd/A,表明具有高电流效率。另外,如图55所示,在电流为1毫安时的最大发射波长为521纳米。从图56可以得出发光元件3具有较长的使用寿命,这是因为甚至在300小时后都可以保持初始亮度的87%。
发光元件4的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图58、59和60中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图61所示。在亮度为3000cd/m2时,发光元件4的CIE色度坐标是(x=0.30,y=0.62),发出的光是绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为16.3cd/A,表明具有高电流效率。在亮度为3000cd/m2时,功率效率为16.4lm/W,表明发光元件4可以在低功率消耗下工作。另外,如图61所示,在电流为1毫安时最大发射波长为520纳米。
发光元件5的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图62、63和64中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图65所示。此外,图66和67分别显示了当初始亮度为3000cd/m2时,发光元件5的归一化亮度的时间依赖性和工作电压的时间依赖性。在亮度为3000cd/m2时,发光元件5的CIE色度坐标是(x=0.39,y=0.59),发出的光是黄绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为16.3cd/A,表明具有高电流效率。另外,如图65所示,在电流为1毫安时的最大发射波长为546纳米。从图66可以得出发光元件5具有较长的使用寿命,这是因为甚至在1600小时后都可以保持初始亮度的74%。
发光元件6的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图68、69和70中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图71所示。在亮度为3000cd/m2时,发光元件6的CIE色度坐标是(x=0.37,y=0.60),发出的光是黄绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为17.6cd/A,表明具有高电流效率。在亮度为3000cd/m2时,功率效率为18.6lm/W,表明发光元件6可以在低功率消耗下工作。另外,如图71所示,在电流为1毫安时最大发射波长为545纳米。
发光元件7的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图72、73和74中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图75所示。此外,图76和77分别显示了当初始亮度为3000cd/m2时,发光元件7的归一化亮度的时间依赖性和工作电压的时间依赖性。在亮度为3000cd/m2时,发光元件7的CIE色度坐标是(x=0.31,y=0.63),发出的光是绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为13.0cd/A,表明具有高电流效率。另外,如图75所示,在电流为1毫安时的最大发射波长为520纳米。从图76可以得出发光元件7具有较长的使用寿命,这是因为甚至在1300小时后都可以保持初始亮度的69%。
发光元件8的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图78、79和80中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图81所示。在亮度为3000cd/m2时,发光元件8的CIE色度坐标是(x=0.31,y=0.63),发出的光是绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为15.74cd/A,表明具有高电流效率。在亮度为3000cd/m2时,功率效率为14.9lm/W,表明发光元件8可以在低功率消耗下工作。另外,如图81所示,在电流为1毫安时最大发射波长为522纳米。
发光元件9的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图82、83和84中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图85所示。在亮度为3000cd/m2时,发光元件9的CIE色度坐标是(x=0.21,y=0.49),发出的光是蓝绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为8.9cd/A,表明具有高电流效率。另外,如图85所示,在电流为1毫安时最大发射波长为491纳米。
发光元件10的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图86、87和88中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图89所示。在亮度为3000cd/m2时,发光元件10的CIE色度坐标是(x=0.21,y=0.49),发出的光是蓝绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为12.1cd/A表明具有高电流效率。在亮度为3000cd/m2时,功率效率为11.6lm/W,表明发光元件10可以在低功率消耗下工作。另外,如图89所示,在电流为1毫安时最大发射波长为492纳米。
[实施例7]
在该实施方式中,具体描述了2-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)-氨基]-9,10-二苯基蒽(缩写:2PCNPA)的合成方法,该化合物结构式(219)表示的本发明的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723501261
[步骤1]N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺(缩写:PCN)的合成。
N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺(缩写:PCN)的合成方案示于(C-16)。
Figure BDA00003607723501271
将3.7克(10毫摩尔)3-碘-9-苯基咔唑、1.6克(5毫摩尔)1-氨基萘、60毫克(0.1毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)、0.2毫升(0.5毫摩尔)三(叔丁基)膦(10重量%的己烷溶液)和3.0克(30毫摩尔)叔丁醇钠放入100毫升三颈烧瓶中,在用氮气在烧瓶中进行置换后,将12毫升脱水二甲苯加入混合物中。将该反应混合物在氮气下在90℃搅拌7小时。在反应结束后,向反应混合物中加入约200毫升热甲苯,将该溶液通过硅酸镁载体、氧化铝和硅藻土进行过滤。将所获得的滤液浓缩,通过硅胶柱色谱(洗脱溶剂是甲苯:己烷=1:1)纯化该浓缩的溶液。用乙酸乙酯和己烷的混合溶剂对得到的固体进行重结晶,以79%的产率得到1.5克浅褐色粉状物的N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺(缩写:PCN)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(300MHz,DMSO-d6):δ=7.13-7.71(m,15H),7.85-7.88(m,1H),8.03(s,1H),8.15(d,J=7.8Hz,1H),8.24(s,1H),8.36-8.39(m,1H)。
[步骤2]2PCNPA的合成。
2PCNPA的合成示于(C-17)。
将3.5克(8.6毫摩尔)实施例1的步骤1中合成的2-溴-9,10-二苯基蒽、3.2毫克(9.4毫摩尔)N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺(缩写:PCN)、0.25克(0.43毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)和2.1克(21毫摩尔)叔丁醇钠装入200毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。然后,向该混合物中加入50毫升甲苯和0.86克(0.43毫摩尔)三(叔丁基)膦(10%的己烷溶液),将该反应混合物在80℃搅拌5小时。在反应完成后,用水洗涤该反应溶液,用乙酸乙酯萃取水层。将经过萃取的溶液与有机层合并,然后用硫酸镁干燥。在干燥后,对该混合物进行抽滤,并浓缩滤液。通过硅胶柱色谱法(洗脱剂:甲苯)纯化得到的残余物。所得固体用氯仿和己烷的混合溶剂进行重结晶,以42%的产率得到2.6克黄色粉状物的2-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)-氨基]-9,10-二苯基蒽(缩写:2PCNPA)。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是2-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)-氨基]-9,10-二苯基蒽(缩写:2PCNPA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(CDCl3,300MHz):δ=6.67-6.68(m,1H),7.02-7.38(m,15H),7.44-7.70(m,16H),7.88-8.01(m,4H)。1H NMR图谱分别示于图90A和90B中。注意图90A中6.5ppm至8.5ppm的范围被放大,示于图90B中。
对2PCNPA进行通过热重/差热分析(TG-DTA)。在测量中,使用高真空差示型差热平衡仪(型号DTA2410SA,由布鲁克AXS有限公司(BrukerAXS K.K.)制造)。当在10帕的减压下进行测量时,发现5%重量损失的温度为289℃,这表明2PCNPA具有高热稳定性。
2PCNPA的甲苯溶液的吸收光谱示于图91。另外,2PCNPA的薄膜的吸收光谱示于图92中。使用紫外可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)进行测定。溶液的光谱在石英池中测得。薄膜样品通过将2PCNPA气相沉积到石英基材上制得。溶液和薄膜的吸收光谱分别示于图91和92中,它们是通过从相应的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图91和92中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在438纳米附近观察到吸收,而在薄膜的情况中,在约442纳米处观察到吸收。此外,2PCNPA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长430纳米)示于图93中,2PCNPA的薄膜的发射光谱(激发波长442纳米)示于图94中。在图93和94中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大发射波长为503纳米(激发波长为445纳米),而在薄膜的情况中,最大发射波长为522纳米(激发波长为430纳米)。
通过光电子分光计(AC-2,理研计器株式会社(Riken Keiki Co.,Ltd.)制造)在空气下测量薄膜状态的2PCNPA的HOMO能级为-5.21eV。由图92所示的薄膜的吸收光谱的Tauc图得到的吸收边沿,估计光能隙为2.48eV,这意味着2PCNPA的LUMO能级为–2.73eV。
通过循环伏安(CV)测量研究了PCNPA的氧化还原特性。对于该测量,使用电化学分析器(ALS600A型,BAS株式会社(BAS Inc.)制造)。
关于CV测量中使用的溶液,溶剂使用脱水N,N-二甲基甲酰胺(DMF)(奥德里奇有限公司(Aldrich)制造,99.8%,目录编号:22705-6)。使作为支持电解质的高氯酸四正丁铵(n-Bu4NClO4)(东京化成工业株式会社(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)制造,目录编号:T0836,)以100毫摩尔/升的浓度溶解在DMF中,制得电解溶液。将样品以1毫摩尔/升的浓度溶解于电解溶液中,制得样品溶液。铂电极(PTE铂电极,BAS株式会社(BASInc.)制造)用作工作电极。铂电极(VC-3Pt对电极(5厘米),BAS株式会社(BAS Inc.)制造)用作对电极。Ag/Ag+电极(RE5非水性溶剂型参比电极,BAS株式会社(BAS Inc.)制造)用作参比电极。测量在室温下进行。
按照以下方式评价2PCNPA的氧化特性。将相对于参比电极的工作电极的电位从-0.40伏扫描到0.60伏,然后再从0.60伏扫描到-0.40伏。该循环定义为一次循环,进行100次循环。另外,按照以下方式评价2PCNPA的还原特性。将相对于参比电极的工作电极的电位从-0.15伏扫描到-2.55伏,然后再从-2.55伏扫描到-0.15伏。该循环定义为一次循环,进行100次循环。CV测量的扫描速率设定为0.1伏/秒。
图95和96中分别显示了2PCNPA的氧化侧和还原侧的CV测量结果。在图95和图96中,横轴都表示相对于参比电极的工作电极的电位(V),纵轴都表示工作电极和对电极之间流过的电流值(μA)。由图95可知,在0.41伏(相对于Ag/Ag+)附近观察到表示氧化的电流。此外,由图96可知,在-2.33伏(相对于Ag/Ag+)附近观测到表示还原的电流。
尽管反复进行了100次循环的扫描,CV曲线的峰位置和峰强度在氧化和还原中几乎没有变化,由此可知,本发明的蒽衍生物对于反复进行的氧化和还原反应是极为稳定的。
[实施例8]
在该实施例中具体描述了2-{N-(1-萘基)-N-[9-(1-萘基)咔唑-3-基]氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2NCNPA)的合成方法,该化合物是结构式(220)表示的本发明的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723501311
[步骤1]N,9-二(1-萘基)-9H-咔唑-3-胺(缩写:NCN)的合成
(i)9-(1-萘基)咔唑的合成。
9-(1-萘基)咔唑的合成方案示于(C-18)。
Figure BDA00003607723501312
将21克(0.1摩尔)1-溴萘、17克(0.1摩尔)咔唑、950毫克(5毫摩尔)碘化铜(I)、33克(240毫摩尔)碳酸钾和660毫克(2.5毫摩尔)18-冠-6-醚放入到500mL三颈烧瓶中,用氮气置换烧瓶中的气氛。向该混合物中加入8mL1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2(1H)-嘧啶酮(缩写:DMPU),然后将该混合物在氮气下在170℃下搅拌6小时。再向该反应混合物中加入10克(50毫摩尔)1-溴萘、2.0克(10毫摩尔)碘化铜(I)和2.6克(10毫摩尔)18-冠-6-醚,再在170℃下搅拌7.5小时。此外,向该反应混合物中加入10克(50毫摩尔)1-溴萘,再在180℃下搅拌6小时。在反应完成后,向该反应混合物中加入约200毫升甲苯和约100毫升1摩尔/升的盐酸,然后通过硅藻土过滤该混合物。得到的滤液通过硅酸镁载体和硅藻土进行过滤。得到的滤液分为有机层和水层,在依次用1摩尔/升的盐酸和水洗涤该有机层后,用硫酸镁干燥有机层。该悬浮液通过硅酸镁载体和硅藻土进行过滤。滤液浓缩,得到油状物,向该油状物质中加入甲醇,然后用超声处理,以沉淀固体。通过抽滤收集沉淀的固体,得到22克白色粉状物的9-(1-萘基)咔唑(产率为75%)。9-(1-萘基)咔唑、1-溴萘和咔唑的Rf值(SiO2,洗脱;己烷:乙酸乙酯=10:1)分别为0.61、0.74和0.24。
(ii)3-溴-9-(1-萘基)咔唑的合成。
3-溴-9-(1-萘基)咔唑的合成方案示于(C-19)。
Figure BDA00003607723501321
将5.9克(20毫摩尔)9-(1-萘基)咔唑装入500毫升迈耶烧瓶(Meyer flask)中,向其中加入50毫升乙酸乙酯和50毫升甲苯,搅拌反应混合物。然后,向溶液中慢慢加入3.6克(20毫摩尔)N-溴代琥珀酰亚胺,将该溶液在室温下搅拌约170小时(1周)。在用水洗涤该溶液后,用硫酸镁干燥有机层。对反应混合物进行过滤和浓缩,得到7.4克白色粉状物的3-溴-9-(1-萘基)咔唑(产率为99%)。3-溴-9-(1-萘基)咔唑和9-(1-萘基)咔唑的Rf值(SiO2,洗脱;己烷:乙酸乙酯=2:1)分别为0.43和0.35。
(iii)N,9-二(1-萘基)-9H-咔唑-3-胺(缩写:NCN)的合成。
N,9-二(1-萘基)-9H-咔唑-3-胺(缩写NCN)的合成方案示于(C-20)。
Figure BDA00003607723501331
将3.7克(10毫摩尔)3-溴-9-(1-萘基)咔唑、1.7克(12毫摩尔)1-萘基胺、58毫克(0.1毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)、600微升(0.3毫摩尔)三(叔丁基)膦(10重量%的己烷溶液)和1.5克(15毫摩尔)叔丁醇钠放入100毫升三颈烧瓶中,用氮气置换烧瓶中气氛。然后,将20毫升脱水二甲苯加入混合物中。然后,将该反应混合物在氮气下在110℃加热并搅拌7小时。在反应结束后,向该反应混合物中加入约400毫升甲苯,将该混合物通过硅酸镁载体、氧化铝和硅藻土进行过滤。在用水洗涤得到的滤液后,用硫酸镁干燥有机层。该悬浮液通过硅酸镁载体、氧化铝和硅藻土过滤,将所获得的滤液浓缩。通过硅胶柱色谱(甲苯:己烷=1:1)纯化所得的固体,得到2.2克浅褐色粉末(产率为51%)。通过核磁共振测量(NMR)确认该浅褐色粉末是N,9-二(1-萘基)-9H-咔唑-3-胺(缩写:NCN)。N,9-二(1-萘基)-9H-咔唑-3-胺、3-溴-9-(1-萘基)咔唑和1-萘基胺的Rf值(SiO2,洗脱;己烷:乙酸乙酯=5:1)分别为0.46、0.68和0.22。
[步骤2]2NCNPA的合成
2NCNPA和合成方案示于(C-21)。
Figure BDA00003607723501341
将2.1克(5.0毫摩尔)2-溴-9,10-二苯基蒽、2.2克(5.1毫摩尔)NCN、29克(50微摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)、300微升(0.2毫摩尔)三(叔丁基)膦(10%的己烷溶液)和1.0克(10毫摩尔)叔丁醇钠装入100毫升三颈烧瓶中,将该烧瓶内的气氛用氮气置换。然后,向混合物中加入20毫升脱水二甲苯。然后,将该反应混合物在氮气下在110℃加热搅拌4小时。在反应完成后,向该反应混合物中加入约300毫升甲苯,将该混合物通过硅酸镁载体、氧化铝和硅藻土过滤。用水洗涤得到的滤液,用硫酸镁干燥有机层。该悬浮液通过硅酸镁载体、氧化铝和硅藻土过滤,所得的滤液进行浓缩。通过硅胶柱色谱法(甲苯:己烷=1:1)纯化得到的固体。向得到的油状残余物中加入己烷,然后用超声处理该混合物,以沉淀固体。通过抽滤收集该固体,得到1.1克黄绿色粉状物的目标化合物(产率为29%)。通过核磁共振测量(NMR)确认该黄绿色粉状物是2-{N-(1-萘基)-N-[9-(1-萘基)咔唑-3-基]氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2NCNPA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=6.73(d,J=2.4Hz,1H),6.84(d,J=8.7Hz,1H),6.96(d,J=8.1Hz,1H),7.04-7.70(m,29H),7.89(d,J=7.8Hz,1H),7.99-8.06(m,5H)。1H NMR图谱分别示于图97A和97B中。注意图97A中6.5ppm至8.5ppm的范围被放大,示于图97B中。
2NCNPA的甲苯溶液的吸收光谱示于图98。另外,2NCNPA的薄膜的吸收光谱示于图99中。使用紫外可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)进行测定。溶液的光谱在石英池中测得。薄膜样品通过将2NCNPA气相沉积到石英基材上制得。溶液和薄膜的吸收光谱分别示于图98和99中,它们是通过从相应的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图98和99中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在448纳米附近观察到吸收,而在薄膜的情况中,在约465纳米处观察到吸收。此外,2NCNPA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长300纳米)示于图100中,2NCNPA的薄膜的发射光谱(激发波长446纳米)示于图101中。在图100和101中,横轴都表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大发射波长为505纳米(激发波长为300纳米),而在薄膜的情况中,最大发射波长为529纳米(激发波长为446纳米)。
通过光电子分光计(AC-2,理研计器株式会社(Riken Keiki Co.,Ltd.)制造)在空气下测量薄膜状态的2NCNPA的HOMO能级为-5.26eV。由图99所示的薄膜的吸收光谱的Tauc图得到的吸收边沿,估计光能隙为2.47eV,这意味着2NCNPA的LUMO能级为–2.79eV。
对2NCNPA进行通过热重/差热分析(TG-DTA)。在测量中,使用高真空差示型差热平衡仪(型号DTA2410SA,由布鲁克AXS有限公司(BrukerAXS K.K.)制造)。当在10帕的减压下进行测量时,发现5%重量损失的温度为400℃,这表明2NCNPA具有高热稳定性。
此外,使用差示扫描量热计(DSC,由伯肯艾玛公司(PerkinElmer,Inc.,Pyris1)制造)测量玻璃化转变温度。首先,将样品以40℃/分钟的速率加热到300℃,以熔化样品,然后以10℃/分钟的速率冷却到室温。然后,将温度以10℃/分钟的速率升高到300℃。结果发现2NCNPA的玻璃化转变温度(Tg)为174℃,这表明2NCNPA具有高玻璃化转变温度。
通过循环伏安(CV)测量研究了2NCNPA的氧化还原特性。对于该测量,使用电化学分析器(ALS600A型,BAS株式会社(BAS Inc.)制造)。
关于CV测量中使用的溶液,溶剂使用脱水N,N-二甲基甲酰胺(DMF)(奥德里奇有限公司(Aldrich)制造,99.8%,目录编号:22705-6)。使作为支持电解质的高氯酸四正丁铵(n-Bu4NClO4)(东京化成工业株式会社(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)制造,目录编号:T0836,)以100毫摩尔/升的浓度溶解在DMF中,制得电解溶液。将样品以1毫摩尔/升的浓度溶解于电解溶液中,制得样品溶液。铂电极(PTE铂电极,BAS株式会社(BASInc.)制造)用作工作电极。铂电极(VC-3Pt对电极(5厘米),BAS株式会社(BAS Inc.)制造)用作对电极。Ag/Ag+电极(RE5非水性溶剂型参比电极,BAS株式会社(BAS Inc.)制造)用作参比电极。测量在室温下进行。
按照以下方式评价2NCNPA的氧化特性。将相对于参比电极的工作电极的电位从-0.07伏扫描到0.55伏,然后再从0.55伏扫描到-0.07伏。该循环定义为一次循环,进行100次循环。另外,按照以下方式评价2NCNPA的还原特性。将相对于参比电极的工作电极的电位从-0.32伏扫描到-2.45伏,然后再从-2.45伏扫描到-0.32伏。该循环定义为一次循环,进行100次循环。CV测量的扫描速率设定为0.1伏/秒。
图110和111中分别显示了2NCNPA的氧化侧和还原侧的CV测量结果。在图110和图111中,横轴都表示相对于参比电极的工作电极的电位(V),纵轴都表示工作电极和对电极之间流过的电流值(μA)。由图110可知,在0.39伏(相对于Ag/Ag+)附近观察到表示氧化的电流。此外,由图111可知,在-2.32伏(相对于Ag/Ag+)附近观测到表示还原的电流。
尽管反复进行了100次循环的扫描,CV曲线的峰位置和峰强度在氧化和还原中几乎没有变化,由此可知,本发明的蒽衍生物对于反复进行的氧化和还原反应是极为稳定的。
[实施例9]
在该实施例中,参考图10描述了本发明的发光元件。
该实施例的发光元件的制造方法如下所述。
首先,通过溅射法在玻璃基板2101上形成含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)的膜,形成第一电极2102。注意,该第一电极2102的膜厚度为110纳米,电极面积为2毫米×2毫米。
然后,将形成的具有第一电极的基板固定在真空蒸发装置中的基板支架上,使形成有第一电极的面朝下。然后,在将真空蒸发设备的压力降低到约10-4Pa后,通过共蒸发4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)和氧化钼(VI),在第一电极2102上形成包含由有机化合物和无机化合物形成的复合材料的层2103。膜厚度为50纳米,NPB和氧化钼(VI)的比例调节为按重量计等于4:1(=NPB:氧化钼)。
然后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在包含复合材料的层2103上形成10纳米厚度的4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)的膜,从而形成空穴输运层2104。
此外,通过共蒸法9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(缩写:CzPA)和结构式(219)所示的本发明的蒽衍生物2-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)-氨基]-9,10-二苯基蒽(缩写:2PCNPA),在空穴输运层2104上形成厚度为40纳米的发光层2105。调节蒸发速率使CzPA与2PCNPA的重量比为1:0.05(=CzPA:2PCNPA)。
然后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在发光层2105上形成30纳米厚的红菲绕啉(缩写:BPhen)膜,从而形成电子输运层2106。
此外,在电子输运层2106上形成1纳米厚度的氟化锂层,从而形成电子注入层2107。
最后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在电子注入层2107上形成200纳米厚的铝膜,作为第二电极2108,从而制得发光元件11。
发光元件11的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图102、103和104中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图105所示。在亮度为3270cd/m2时,发光元件11的CIE色坐标是(x=0.27,y=0.62),发出的光是绿色。在亮度为3270cd/m2时,电流效率为16.1cd/A,表明具有高电流效率。另外,如图105所示,在电流为1毫安时最大发射波长为518纳米。
[实施例10]
在该实施例中,参考图10描述了本发明的发光元件。
该实施例的发光元件的制造方法如下所述。
首先,通过溅射法在玻璃基板2101上形成含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)的膜,形成第一电极2102。注意,该第一电极2102的膜厚度为110纳米,电极面积为2毫米×2毫米。
然后,将形成的具有第一电极的基板固定设在真空蒸发装置中的基板支架上,使形成有第一电极的面朝下。然后,在将真空蒸发设备的压力降低到约10-4Pa后,通过共蒸发4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)和氧化钼(VI),在第一电极2102上形成包含由有机化合物和无机化合物形成的复合材料的层2103。膜厚度为50纳米,调节NPB和氧化钼(VI)的比例为按重量计等于4:1(=NPB:氧化钼)。
然后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在包含复合材料的层2103上形成10纳米厚度的4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)的膜,从而形成空穴输运层2104。
此外,通过共蒸法9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(缩写:CzPA)和结构式(220)所示的本发明的蒽衍生物2-{N-(1-萘基)-N-[9-(1-萘基)咔唑-3-基]氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2NCNPA),在空穴输运层2104上形成厚度为40纳米的发光层2105。在此,调节蒸发速率使CzPA与2NCNPA的重量比为1:0.01(=CzPA:2NCNPA)。
然后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在发光层2105上形成30纳米厚的红菲绕啉(缩写:BPhen)的膜,从而形成电子输运层2106。
此外,在电子输运层2106上形成1纳米厚度的氟化锂层,从而形成电子注入层2107。
最后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在电子注入层2107上形成200纳米厚的铝膜,作为第二电极2108,从而制得发光元件12。
发光元件12的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图106、107和108中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图109所示。在亮度为3090cd/m2时,发光元件12的CIE色坐标是(x=0.28,y=0.62),发出的光是绿色。在亮度为3090cd/m2时,电流效率为14.0cd/A,表明具有高电流效率。另外,如图109所示,在电流为1毫安时最大发射波长为511纳米。
[实施例11]
在该实施例中,具体描述了2-{N-[4-(咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2YGAPA)的合成方法,该化合物是结构式(301)表示的本发明的蒽衍生物。
[步骤1]2YGAPA的合成方法。
2YGAPA的合成方法示于(C-22)。
Figure BDA00003607723501392
将2.0克(4.1毫摩尔)实施例1的步骤1中合成的2-溴-9,10-二苯基蒽、1.0克(10毫摩尔)叔丁醇钠、1.4克(4.1毫摩尔)4-(咔唑-9-基)二苯基胺和0.1克(0.2毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)装入100毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。向该混合物中加入30毫升甲苯和0.1毫升10重量%的三(叔丁基)膦的己烷溶液。然后,将该反应混合物在80℃搅拌5小时。在反应后,向反应混合物中加入甲苯,依次用饱和碳酸钠水溶液和盐水洗涤该悬浮液。水层和有机层分离,通过硅酸镁载体、硅藻土和氧化铝对有机层进行抽滤,得到滤液。将所得的滤液浓缩得到固体。所得固体用氯仿和己烷的混合溶剂进行重结晶,以81%的产率得到2.2克黄色固体的目标化合物。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是2-{N-[4-(咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2YGAPA)。
2YGAPA的1H NMR数据如下所示。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.05-7.12(m,1H),7.13-7.74(m,31H),8.16(d,J=6.8Hz,2H)。1H NMR图谱分别示于图112A和112B中。注意图112A中6.5ppm至8.5ppm的范围被放大,示于图112B中。
2YGAPA的甲苯溶液的吸收光谱示于图113。测定中使用紫外-可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)。该溶液的吸收光谱示于图113中,是通过从装入石英池中的样品溶液的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图113中,横轴表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在428纳米附近观察到吸收。此外,2YGAPA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长430纳米)示于图114中。在图114中,横轴表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大发射波长为486纳米(激发波长为430纳米)。
通过光电子分光计(AC-2,理研计器株式会社(Riken Keiki Co.,Ltd.)制造)在空气下测量薄膜状态的2YGAPA的HOMO能级为-5.47eV。由该薄膜的吸收光谱的Tauc图得到的吸收边沿,估计光能隙为2.55eV,这意味着2YGAPA的LUMO能级为–2.92eV。
[实施例12]
在该实施例中,具体描述了9,10-二苯基-1-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:1PCAPA)的合成方法,该化合物是结构式(202)表示的本发明的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723501411
[步骤1]1-溴-9,10-二苯基蒽的合成。
(i)1-溴-9,10-蒽醌的合成。
1-溴-9,10-蒽醌的合成方案示于(C-23)。
Figure BDA00003607723501412
将20.0克(88.8毫摩尔)1-氨基-9,10-蒽醌、36.7克(164毫摩尔)溴化铜(Ⅱ)和240毫升乙腈装入500毫升三颈烧瓶中,用氮气置换烧瓶中的气氛。然后,加入15.8毫升(133毫摩尔)亚硝酸叔丁酯,将该混合物在65℃加热搅拌6小时。然后,在反应完成后,将该反应混合物倒入1.3升的3摩尔/升的盐酸中,然后在室温下再搅拌3个小时。通过抽滤收集混合物中的沉淀物,依次用水和乙醇洗涤沉淀物。然后,将得到的固体溶解在甲苯和氯仿的混合溶剂中,通过硅酸镁载体、硅藻土和氧化铝对溶液进行抽滤。将滤液浓缩,通过硅胶柱色谱法(洗脱剂:甲苯)纯化残余物。用氯仿和己烷的混合溶剂对得到的固体进行重结晶,以36%的产率获得9.37克黄色粉状物的1-溴-9,10-蒽醌。
(ii)1-溴-9,10-二苯基-9,10-二氢蒽-9,10-二醇的合成。
1-溴-9,10-二苯基-9,10-二氢蒽-9,10-二醇的合成方案示于(C-24)。
Figure BDA00003607723501421
将9.37克(32.4毫摩尔)1-溴蒽醌装入500毫升三颈烧瓶中,用氮气置换烧瓶内的气氛。向烧瓶中加入150毫升四氢呋喃(缩写:THF),然后一次性加入34.0毫升(71.3毫摩尔)苯基锂(2.1摩尔/升的二丁醚溶液)。将该溶液在室温下搅拌24个小时。在反应完成之后,用水洗涤反应溶液,用乙酸乙酯萃取水层。将萃取的部分与有机层合并,然后用硫酸镁干燥。在干燥后,对混合物进行抽滤,将滤液浓缩,以100%产率得到1.44克褐色油状化合物1-溴-9,10-二苯基-9,10-二氢蒽-9,10-二醇。
(iii)1-溴-9,10-二苯基蒽的合成。
1-溴-9,10-二苯基蒽的合成方案示于(C-5)。
将14.4克(32.4毫摩尔)1-溴-9,10-二苯基-9,10-二氢蒽-9,10-二醇、9.68克(58.3毫摩尔)碘化钾、18.6克(175毫摩尔)一水合次膦酸钠和100毫升冰乙酸装入500毫升三颈烧瓶中,将该混合物在120℃加热2小时。然后,向反应混合物中加入30毫升50%的次膦酸,将该混合物在120℃下回流5小时。在反应完成之后,向混合物中加入40毫升50%的次膦酸,在室温下搅拌18小时。在反应完成后,用水洗涤反应溶液,用乙酸乙酯萃取水层。将萃取的部分与有机层合并,然后用硫酸镁干燥。在干燥后,对混合物进行抽滤,将滤液浓缩。将得到的残余物溶解在甲苯中,通过硅酸镁载体、硅藻土和氧化铝过滤,将滤液浓缩。通过硅胶柱色谱(洗脱;甲苯:己烷=1:5)纯化得到的残余物。用乙醇洗涤所得的固体,以3.8%的产率得到0.50克浅黄色粉状物的1-溴-9,10-二苯基蒽。
[步骤2]1PCAPA的合成方法。
1PCAPA的合成方案示于(C-26)。
Figure BDA00003607723501431
将0.50克(1.2毫摩尔)实施例12的步骤1中合成的1-溴-9,10-二苯基蒽、0.45克(1.3毫摩尔)N-苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(缩写:PCA)、0.035克(0.061毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)和0.29克(3.1毫摩尔)叔丁醇钠装入100毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。然后,向烧瓶中加入10毫升甲苯和0.12克(0.061毫摩尔)三(叔丁基)膦(10%的己烷溶液),将该反应混合物在80℃搅拌18小时。在反应完成后,用甲苯稀释该反应混合物,然后通过硅酸镁载体、硅藻土和氧化铝进行抽滤,然后浓缩滤液。通过硅胶柱色谱法(洗脱;己烷:甲苯=3:2)纯化得到的残余物,所得固体用氯仿和己烷进行重结晶,以10%的产率得到0.08克橙色粉状物的目标化合物。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是9,10-二苯基-1-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:1PCAPA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=6.93-6.97(m,1H),7.12-7.32(m,16H),7.39-7.41(m,2H),7.47-7.66(m,13H),7.88-7.97(m,2H)。1H NMR图谱分别示于图115A和115B中。注意图115A中6.5ppm至8.5ppm的范围被放大,示于图115B中。
1PCAPA的甲苯溶液的吸收光谱示于图116。测定中使用紫外可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)。该溶液的吸收光谱示于图116中,是通过从装入石英池中的样品溶液的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图116中,横轴表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在443纳米附近观察到吸收。此外,1PCAPA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长430纳米)示于图117中。在图117中,横轴表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大发射波长为512纳米(激发波长为430纳米)。
[实施例13]
在该实施例中,具体描述了9,10-二(9,9-二甲基芴-2-基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCADFA)的合成方法,该化合物是结构式(207)所示的本发明的蒽衍生物。
Figure BDA00003607723501451
[步骤1]2-溴-9,9-二甲基芴的合成
(i)2-溴-9,9-二甲基芴的合成。
2-溴-9,9-二甲基芴的合成方案示于(C-27)。
将12.5克(51毫摩尔)2-溴芴、8.5克(51毫摩尔)碘化钾、14.3克(0.50摩尔)氢氧化钾和250毫升二甲亚砜放入500毫升锥形瓶(Erlenmeyer flask)中,将该混合物搅拌30分钟。向该混合物中缓慢加入10毫升碘化钾。将该混合物在室温下搅拌48小时。在反应后,向反应溶液中加入400毫升氯仿,继续搅拌。依次用1N盐酸、饱和碳酸钠水溶液和盐水洗涤该溶液。然后,向有机层中加入硫酸镁以干燥该有机层。在干燥后,对该混合物进行抽滤,浓缩,通过硅胶柱色谱纯化残余物。对于该柱色谱法,己烷首先用作洗脱剂,然后乙酸乙酯:己烷为1:5的混合溶剂用作第二洗脱剂。相应的部分浓缩和干燥,以97%的产率得到12克褐色油状化合物。
(ii)9,10-二(9,9-二甲基芴-2-基)-2-溴-9,10-二氢蒽-9,10-二醇的合成。
9,10-二(9,9-二甲基芴-2-基)-2-溴-9,10-二氢蒽-9,10-二醇的合成方案示于(C-28)和(C-29)。
Figure BDA00003607723501461
Figure BDA00003607723501462
将12克(46毫摩尔)2-溴-9,9-二甲基芴和150毫升四氢呋喃(缩写:THF)加入500毫升三颈烧瓶中,用氮气置换烧瓶中的气氛。将该溶液在-78℃搅拌20分钟。然后,向溶液中缓慢滴加35毫升1.6摩尔/升的正丁基锂的己烷溶液,在-78℃搅拌1.5小时。在反应后,向反应混合物中加入溶解在100毫升THF中的5.4克(19毫摩尔)2-溴-9,10-蒽醌。将所得溶液在室温下搅拌18小时。在搅拌后,向该溶液中加入1N盐酸,将该溶液搅拌30分钟。将反应混合物转移到分液漏斗中,用乙酸乙酯萃取水层。将萃取的层与有机层合并,用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤,然后用盐水洗涤。在洗涤后,向有机层中加入硫酸镁以干燥有机层。在干燥后,对该混合物进行抽滤。通过硅藻土、硅酸镁载体和氧化铝对得到的滤液进行抽滤,将得到的滤液浓缩,得到褐色油状的标题化合物。
(iii)9,10-二(9,9-二甲基芴-2-基)-2-溴蒽的合成。
9,10-二(9,9-二甲基芴-2-基)-2-溴蒽的合成方案示于(C-30)。
Figure BDA00003607723501471
将46毫摩尔9,10-二(9,9-二甲基芴-2-基)-2-溴-9,10-二氢蒽-9,10-二醇、24克(0.23摩尔)一水合次膦酸钠和15克(91毫摩尔)碘化钾在100毫升冰醋酸中形成的溶液在120℃下搅拌4小时。在反应后,向反应混合物中加入60毫升50%的次膦酸,然后在120℃继续搅拌2小时。向混合物中加入水,将混合物搅拌1小时。在对混合物过滤后,用水洗涤得到的固体,将其溶解在甲苯中,用饱和碳酸氢钠水溶液和盐水洗涤该甲苯溶液。向该有机层中加入硫酸镁以干燥有机层。对该混合物进行抽滤,通过硅藻土、硅酸镁载体和氧化铝过滤滤液。对滤液进行浓缩,将得到的固体溶解在氯仿和甲苯的混合溶剂中,然后进行超声处理,得到14克浅黄色固体的标题化合物。步骤(ii)和(iii)的总产率为47%。
[步骤2]2PCADFA的合成。
2PCADFA的合成方案示于(C-31)。
Figure BDA00003607723501481
将1.5克(2.3毫摩尔)9,10-二(9,9-二甲基芴-2-基)-2-溴蒽、1.0克(10毫摩尔)叔丁醇钠、0.78克(2.3毫摩尔)N-苯基-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)胺(缩写:PCA)和0.08克(0.16毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)装入100毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。向该混合物中加入30毫升甲苯和0.05毫升10%的三(叔丁基)膦的己烷溶液,将该混合物在80℃加热搅拌5小时。在搅拌后,向反应混合物中加入甲苯,用饱和碳酸钠水溶液和盐水洗涤该悬浮液。通过硅酸镁载体、硅藻土和氧化铝对有机层进行抽滤,依次用水和盐水洗涤,用硫酸镁干燥。对该混合物进行抽滤以除去硫酸镁。对得到的滤液进行浓缩。通过硅胶柱色谱(洗脱;甲苯:己烷=1:9,随后甲苯:己烷=1:5,随后甲苯:己烷=1:2)纯化所得的固体。所得固体用二氯甲烷和己烷的混合溶剂进行重结晶,以77%的产率得到0.70克黄色粉末。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是9,10-二(9,9-二甲基芴-2-基)-2-[N-苯基-N-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)氨基]蒽(缩写:2PCADFA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=1.04(d,J=1.95,3H),1.41(s,3H),1.54-1.59(m,6H),6.83-6.90(m,1H),7.09-7.24(m,10H),7.25-7.64(m,20H),7.63-7.70(m,2H),7.70-7.75(m,1H),7.82(dd,J=2.0,6.8Hz,1H),7.88(s,1H),7.92(d,J=8.3Hz,2H)。1H NMR图谱分别示于图118A和118B中。注意图118A中6.5ppm至8.5ppm的范围被放大,示于图118B中。
通过梯度升华(train sublimation)法对得到的0.70克黄色固体进行升华纯化。升华纯化在352℃于7.0Pa的减压下进行15小时,设定氩气的流量为3毫升/分钟。收集到0.62克化合物,相当于产率为89%。
2PCADFA的甲苯溶液的吸收光谱示于图119。测定中使用紫外可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)。该溶液的吸收光谱示于图119中,是通过从装入石英池中的样品溶液的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图119中,横轴表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在442纳米附近观察到吸收。此外,2PCADFA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长430纳米)示于图119中。在图119中,横轴表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大发射波长为516纳米(激发波长为439纳米)。
[实施例14]
在该实施例中,具体描述了9,10-二苯基-2-[N-(4′-二苯基氨基-1,1′-联苯-4-基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPBAPA))的合成方法,该化合物是结构式(119)表示的本发明的蒽衍生物。注意,结构式(119)表示的2DPBAPA对应于在通式(5)中Ar1和Ar2各自是结构式(20-1)、A是结构式(31-18)的情况。
Figure BDA00003607723501501
[步骤1]三苯胺-4-硼酸的合成。
三苯胺-4-硼酸的合成方案示于(C-32)。
Figure BDA00003607723501502
在氮气下,在-80℃,用注射器向10克(31毫摩尔)4-溴三苯胺的四氢呋喃(THF,150毫升)溶液中加入20毫升(32毫摩尔(正丁基锂(1.58摩尔/升己烷溶液),然后,在相同温度搅拌1小时。在向该溶液加入3.8毫升(34毫摩尔)硼酸三甲酯后,在溶液的温度缓慢上升到室温的同时搅拌约15小时。将约150毫升稀盐酸(1.0摩尔/升)加入到该溶液中,将该溶液搅拌1小时。将该混合物的水层用乙酸乙酯萃取,将萃取的溶液与有机层合并,用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤。然后,用硫酸镁干燥有机层,过滤,浓缩,得到浅褐色油状化合物。将该油状化合物溶解在20毫升氯仿中,然后向该溶液中加入约50毫升己烷。在保持1小时后沉淀出白色固体,然后过滤,以58%的产率得到5.2克白色固体的目标化合物。
[步骤2]N,N′,N′-三苯基联苯胺(缩写:DPBA)的合成。
N,N′,N′-三苯基联苯胺(缩写:DPBA)的合成方案示于(C-33)。
Figure BDA00003607723501511
将4.3克(17毫摩尔)4-溴二苯胺、5克(17毫摩尔)三苯胺-4-硼酸和532毫克(1.8毫摩尔)三(邻甲苯基)膦装入到500毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。然后,将60毫升甲苯、40毫升乙醇和14毫升碳酸钾水溶液(0.2摩尔/升)添加到该混合物中。将该混合物在减压下脱气,同时搅拌,加入75毫克(0.35毫摩尔)乙酸钯(Ⅱ)。在100℃下将该混合物回流10.5小时。将该混合物的水层用甲苯萃取。将该萃取的溶液与有机层合并,用盐水洗涤,用硫酸镁干燥,进行过滤,浓缩,得到浅褐色油状化合物。将该油状化合物溶解在约50毫升甲苯中,然后通过硅藻土、氧化铝和硅酸镁载体进行抽滤。将滤液浓缩,用硅胶柱色谱法(洗脱;己烷:甲苯=4:6)纯化残余物,得到白色固体,然后用氯仿/己烷对白色固体进行重结晶,以49%的产率得到3.5克白色固体的目标化合物。
[步骤3]2DPBAPA的合成
2DPBAPA的合成方案示于(C-34)。
Figure BDA00003607723501521
将1.5克(3.6毫摩尔)2-溴-9,10-二苯基蒽、1.5克(3.6毫摩尔)N,N′,N′-三苯基联苯(缩写:DPBA)和1.5克(16毫摩尔)叔丁醇钠装入100毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。向该混合物中加入20毫升甲苯和0.10毫升三(叔丁基)膦(10重量%的己烷溶液)。在搅拌该混合物的同时对该混合物减压下脱气后,加入41毫克(0.072毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)。然后,将该混合物在100℃搅拌3小时。在将约50毫升甲苯加入反应混合物后,通过硅藻土、硅酸镁载体和氧化铝对该混合物进行抽滤。所得的滤液进行浓缩,得到油状化合物。向该油状化合物中加入约10毫升甲苯,静置约2小时,得到黄色固体沉淀。对该沉淀进行抽滤,以91%的产率得到2.5克黄色粉状物的目标化合物。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是9,10-二苯基-2-[N(4′-二苯基氨基-1,1′-联苯-4-基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:2DPBAPA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(300MHz,DMSO-d6):δ=7.01-7.08(m,11H),7.13-7.17(m,5H),7.22-7.89(m,12H),7.42-7.66(m,12H)。1H NMR图谱分别示于图120A和120B中。注意图120A中6.5ppm至8.5ppm的范围被放大,示于图120B中。
2DPBAPA的甲苯溶液的吸收光谱示于图121。测定中使用紫外可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)。该溶液的吸收光谱示于图121中,是通过从装入石英池中的样品溶液的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图121中,横轴表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在355纳米附近观察到吸收。此外,2DPBAPA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长370纳米)示于图122中。在图122中,横轴表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大发射波长为493纳米(激发波长为370纳米)。
[实施例15]
在该实施例中,具体描述了2-{N-[4′-(9H-咔唑-9-基)-1,1′-联苯-4-基]-N-苯基氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2YGBAPA)的合成方法,该化合物是结构式(319)表示的本发明的蒽衍生物。注意,结构式(319)表示的2YGBAPA对应于在通式(5)中Ar1和Ar2各自是结构式(20-1)、A是结构式(33-10)的情况。
[步骤1]9-苯基咔唑-3-基硼酸的合成。
9-苯基咔唑-3-基硼酸的合成方案示于(C-35)。
Figure BDA00003607723501541
在氮气下,在-78℃,向19.6克(60.7毫摩尔)实施例2的步骤1中制备的3-溴-9-苯基咔唑的THF(100毫升)溶液中滴加66.8毫升(42.3毫摩尔)正丁基锂的己烷溶液(1.58摩尔/升),然后,在相同温度搅拌3小时。然后,加入13.5毫升(140毫摩尔)硼酸三甲酯,继续搅拌24小时,同时将反应温度缓慢升高到室温。将200毫升2.0摩尔/升的盐酸加入到该溶液中,在室温下继续搅拌1小时。在用乙酸乙酯萃取溶液后,用盐水洗涤有机层,用硫酸镁干燥,过滤,浓缩。所得固体用氯仿和己烷的混合溶剂进行重结晶,以58%的产率得到10.2克为白色粉状物的9-苯基咔唑-3-基硼酸。
[步骤2]4-[4(9H-咔唑-9-基)苯基]二苯基胺(缩写:YGBA)的合成。
4-[4(9H-咔唑-9-基)苯基]二苯基胺(缩写:YGBA)的合成方案示于(C-36)。
将2.2克(8.8毫摩尔)4-溴二苯胺、2.5克(8.8毫摩尔)三苯胺-4-硼酸和398毫克(1.3毫摩尔)三(邻甲苯基)膦装入到200毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。将30毫升甲苯、20毫升乙醇和14毫升碳酸钾水溶液(0.2摩尔/升)添加到该混合物中。将该混合物在减压下脱气,同时搅拌,加入59毫克(0.26毫摩尔)乙酸钯(Ⅱ)。在100℃下将该混合物回流6.5小时。在该混合物冷却约15小时后,沉淀出浅黑褐色固体。通过抽滤收集该固体,以70%的产率得到2.5克浅黑褐色固体的目标化合物。
[步骤3]2YGBAPA的合成。
2YGBAPA的合成方案示于(C-37)。
Figure BDA00003607723501561
将1.2克(3.0毫摩尔)2-溴-9,10-二苯基蒽、1.2克(3.0毫摩尔)YGBA和1.5克(16毫摩尔)叔丁醇钠装入100毫升三颈烧瓶中,用氮气置换该烧瓶内的气氛。向该混合物中加入15毫升甲苯和0.20毫升三(叔丁基)膦(10重量%的己烷溶液)。在搅拌该混合物的同时对其减压下脱气,加入86毫克(0.15毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)。然后,将该混合物在100℃搅拌3小时。通过硅藻土、氧化铝和硅酸镁载体对该混合物进行抽滤。所得的滤液进行浓缩,得到油状化合物,通过硅胶柱色谱(洗脱剂是己烷:甲苯=7:3)对得到的油状化合物进行纯化。得到的黄色固体用氯仿/甲醇进行重结晶,以21%的产率得到462克黄色固体的目标化合物。通过核磁共振测量(NMR)确认该化合物是2-{N-[4′-(9H-咔唑-9-基)-1,1′-联苯-4-基]-N-苯基氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2YGBAPA)。
该化合物的1H NMR数据如下所示。1H NMR(300MHz,DMSO-d6):δ=7.08-7.14(m,5H),7.20(dd,J=2.4,9.5Hz,1H),7.28-7.61(m,22H),7.64(d,J=7.2Hz,2H),7.70(dd,J=2.4,7.7Hz,4H),7.91(d,J=8.4Hz,2H),8.26(d,J=7.8Hz,2H)。1H NMR图谱分别示于图123A和123B中。注意图123A中6.5ppm至9.0ppm的范围被放大,示于图123B中。
2YGBAPA的甲苯溶液的吸收光谱示于图124。测定中使用紫外可见分光光度计(V-550型,日本分光株式会社(Japan Spectroscopy Corporation)制造)。该溶液的吸收光谱示于图124中,是通过从装入石英池中的样品溶液的原始光谱中减去石英基材的光谱得到的。在图124中,横轴表示波长(纳米),而纵轴表示吸收强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,在344纳米附近观察到吸收。此外,2YGBAPA的甲苯溶液的发射光谱(激发波长370纳米)示于图125中。在图125中,横轴表示波长(纳米),而纵轴表示发射强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况中,最大光发射波长为485纳米(激发波长为370纳米)。
[实施例16]
在该实施例中,参考图10描述了本发明的发光元件。
下面描述该实施例的发光元件的制造方法。
首先,通过溅射法在玻璃基板2101上形成含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)的膜,形成第一电极2102。注意,该第一电极2102的膜厚度为110纳米,电极面积为2毫米×2毫米。
然后,将形成的具有第一电极的基板固定设在真空蒸发装置中的基板支架上,使形成有第一电极的面朝下。然后,在将真空蒸发设备的压力降低到约10-4Pa后,通过共蒸发4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)和氧化钼(VI),在第一电极2102上形成包含由有机化合物和无机化合物形成的复合材料的层2103。膜厚度为50纳米,调节NPB和氧化钼(VI)的比例为按重量计等于4:1(=NPB:氧化钼)。
然后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在包含复合材料的层2103上形成10纳米厚度的4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)的膜,从而形成空穴输运层2104。
此外,通过共蒸9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(缩写:CzPA)和结构式(301)表示的本发明的蒽衍生物2-{N-[4-(咔唑-9-基)苯基]-N-苯基氨基}-9,10-二苯基蒽(缩写:2YGAPA),在空穴输运层2104上形成厚度为30纳米的发光层2105。在此,调节蒸发的速率使得CzPA和2YGAPA的重量比为1:0.05(=CzPA:2YGAPA)。
然后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在发光层2105上形成10纳米厚的三(8-羟基喹啉合)铝(缩写:Alq)的膜,从而形成电子输运层2106。
此外,通过蒸发三(8-羟基喹啉合)铝(缩写:Alq)和锂(Li),在电子输运层2106上形成20纳米厚度的电子注入层2107。在此,调节蒸发的速率使得Alq与Li的重量比为1:0.01(=Alq:Li)。
最后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在电子注入层2107上形成200纳米厚的铝膜,从而形成第二电极2108,因此,制得发光元件12。
发光元件13的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图126、127和128中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图129所示。此外,图130和131分别显示了当初始亮度为1000cd/m2时,发光元件13的归一化亮度的时间依赖性和工作电压的时间依赖性。在亮度为1000cd/m2时,发光元件13的CIE色坐标是(x=0.21,y=0.51),发出的光是蓝绿色。在亮度为1000cd/m2时,电流效率为9.6cd/A,意味着高电流效率。另外,如图129所示,在电流为1毫安时的最大发射波长为489纳米。从图130可以得出发光元件13具有较长的使用寿命,这是因为甚至在640小时后都可以保持初始亮度的82%。
[实施例17]
在该实施例中,参考图10描述了本发明的发光元件。
下面描述该实施例的发光元件的制造方法。
首先,通过溅射法在玻璃基板2101上形成含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)的膜,形成第一电极2102。注意,该第一电极2102的膜厚度为110纳米,电极面积为2毫米×2毫米。
然后,将形成的具有第一电极的基板固定设在真空蒸发装置中的基板支架上,使形成有第一电极的面朝下。然后,在将真空蒸发设备的压力降低到约10-4Pa后,通过共蒸发4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)和氧化钼(VI),在第一电极2102上形成包含由有机化合物和无机化合物形成的复合材料的层2103。膜厚度为50纳米,调节NPB和氧化钼(VI)的比例调节为按重量计等于4:1(=NPB:氧化钼)。
然后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在包含复合材料的层2103上形成10纳米厚度的4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)的膜,从而形成空穴输运层2104。
此外,通过共蒸9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(缩写:CzPA)和结构式(202)表示的本发明的蒽衍生物9,10-二苯基-1-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]蒽(缩写:1PCAPA),在空穴输运层2104上形成厚度为40纳米的发光层2105。在此,调节蒸发的速率使得CzPA和1PCAPA的重量比为1:0.05(=CzPA:1PCAPA)。
然后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在发光层2105上形成30纳米厚的三(8-羟基喹啉合)铝(缩写:Alq)的膜,从而形成电子输运层2106。对于发光元件15,形成厚度为30纳米的红菲绕啉(缩写:BPhen)的膜,从而形成电子输运层2106。
此外,在电子输运层2106上形成1纳米厚度的氟化锂层,从而形成电子注入层2107。
最后,通过使用电阻加热系统的蒸发法在电子注入层2107上形成200纳米厚的铝膜,从而形成第二电极2108,因此,制得发光元件14和15。
发光元件14的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图132、133和134中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图135所示。此外,图136和137分别显示了当初始亮度为3000cd/m2时,发光元件14的归一化亮度的时间依赖性和工作电压的时间依赖性。在亮度为3000cd/m2时,发光元件14的CIE色坐标是(x=0.31,y=0.61),发出的光是绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为13.9cd/A,表明具有高电流效率。另外,如图135所示,在电流为1毫安时的最大发射波长为515纳米。从图136可以得出发光元件14具有较长的使用寿命,这是因为甚至在500小时后都可以保持初始亮度的74%。
发光元件15的电流密度-亮度特性、电压-亮度特性和亮度-电流效率特性分别示于图138、139和140中。另外,在电流1毫安时得到的发射光谱如图141所示。在亮度为3000cd/m2时,发光元件15的CIE色坐标是(x=0.32,y=0.59),发出的光是绿色。在亮度为3000cd/m2时,电流效率为15.9cd/A,表明具有高电流效率。在亮度为3000cd/m2时,功率效率为16.7lm/W,表明发光元件15可以在低功率消耗下工作。另外,如图141所示,在电流为1毫安时最大发射波长为515纳米。
该申请是基于以下专利文献:2006年4月28日提交的日本专利申请序列号2006-127118;2006年8月30日提交的日本专利申请序列号第2006-233244,这些专利文献的全部内容通过参考结合于此。

Claims (28)

1.一种由以下通式表示的蒽衍生物:
Figure FDA00003607723400011
其中:
Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基;
A选自:
Figure FDA00003607723400012
Figure FDA00003607723400013
Ar11-Ar13各自表示碳原子数为6-25的芳基;
α表示碳原子数为6-25的亚芳基;
Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;
β表示碳原子数为6-25的亚芳基;以及
R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。
2.如权利要求1所示的蒽衍生物,
其中:
A选自:
Figure FDA00003607723400014
Figure FDA00003607723400015
R11-R24各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;以及
R43-R46各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
3.如权利要求1所示的蒽衍生物,
其中:
A选自:
Figure FDA00003607723400021
Figure FDA00003607723400022
以及
R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
4.如权利要求1所示的蒽衍生物,
其中:
Ar11表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;以及
Ar31表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种。
5.如权利要求1所示的蒽衍生物,
其中:
Ar1和Ar2各自是由以下通式表示的取代基:
Figure FDA00003607723400023
以及
R1-R5各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为1-4的卤代烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
6.如权利要求1所示的蒽衍生物,
其中:
Ar1和Ar2独立地选自:
Figure FDA00003607723400032
Figure FDA00003607723400033
以及
R6和R7各自表示碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
7.一种由以下通式表示的蒽衍生物:
Figure FDA00003607723400034
其中:
Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基;
A选自:
Figure FDA00003607723400035
Ar11-Ar13各自表示碳原子数为6-25的芳基;
α表示碳原子数为6-25的亚芳基;
Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;
β表示碳原子数为6-25的亚芳基;以及
R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。
8.如权利要求7所示的蒽衍生物,
其中:
A选自:
Figure FDA00003607723400041
Figure FDA00003607723400042
R11-R24各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;以及
R43-R46各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
9.如权利要求7所示的蒽衍生物,
其中:
A选自:
Figure FDA00003607723400043
Figure FDA00003607723400044
以及
R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;
10.如权利要求7所示的蒽衍生物,
其中:
Ar11表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;以及
Ar31表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种。
11.如权利要求7所示的蒽衍生物,
其中:
Ar1和Ar2各自是由以下通式表示的取代基:
Figure FDA00003607723400051
以及
R1-R5各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为1-4的卤代烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
12.如权利要求7所示的蒽衍生物,
其中:
Ar1和Ar2独立地选自:
Figure FDA00003607723400053
Figure FDA00003607723400054
以及
R6和R7各自表示碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
13.一种发光器件,该发光器件在一对电极之间包括蒽衍生物,
其中:
所示蒽衍生物由以下通式表示:
Figure FDA00003607723400055
Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基;
A选自:
Figure FDA00003607723400061
Figure FDA00003607723400062
Ar11-Ar13各自表示碳原子数为6-25的芳基;
α表示碳原子数为6-25的亚芳基;
Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;
β表示碳原子数为6-25的亚芳基;以及
R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。
14.如权利要求13所示的发光器件,
其中:
A选自:
Figure FDA00003607723400063
Figure FDA00003607723400064
R11-R24各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;以及
R43-R46各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
15.如权利要求13所示的发光器件,
其中:
A选自:
Figure FDA00003607723400072
以及
R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;
16.如权利要求13所示的发光器件,
其中:
Ar11表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;以及
Ar31表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种。
17.如权利要求13所示的发光器件,
其中:
Ar1和Ar2各自是由以下通式表示的取代基:
Figure FDA00003607723400076
;以及
R1-R5各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为1-4的卤代烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
18.如权利要求13所示的发光器件,
其中:
Ar1和Ar2独立地选自:
Figure FDA00003607723400073
Figure FDA00003607723400074
Figure FDA00003607723400075
以及
R6和R7各自表示碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
19.一种包括显示部的电子设备,该显示部包括如权利要求13所示的发光器件。
20.一种包括如权利要求13所示的发光器件的照明装置。
21.一种发光器件,该发光器件在一对电极之间包括蒽衍生物,
其中:
所示蒽衍生物由以下通式表示:
Figure FDA00003607723400081
Ar1和Ar2各自表示碳原子数为6-25的芳基;
A选自:
Figure FDA00003607723400082
Ar11-Ar13各自表示碳原子数为6-25的芳基;
α表示碳原子数为6-25的亚芳基;
Ar31表示碳原子数为6-25的芳基;
β表示碳原子数为6-25的亚芳基;以及
R41和R42各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-25的芳基中的任一种。
22.如权利要求21所示的发光器件,
其中:
A选自:
Figure FDA00003607723400091
Figure FDA00003607723400092
R11-R24各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种;以及
R43-R46各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
23.如权利要求21所示的发光器件,
其中:
A选自:
Figure FDA00003607723400093
Figure FDA00003607723400094
以及
R25和R26各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
24.如权利要求21所示的发光器件,
其中:
Ar11表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种;以及
Ar21表示苯基、1-萘基和2-萘基中的任一种。
25.如权利要求21所示的发光器件,
其中:
Ar1和Ar2各自是由以下通式表示的取代基:
Figure FDA00003607723400095
以及
R1-R5各自表示氢、碳原子数为1-4的烷基、碳原子数为1-4的卤代烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
26.如权利要求21所示的发光器件,
其中:
Ar1和Ar2独立地选自:
Figure FDA00003607723400102
Figure FDA00003607723400103
以及
R6和R7各自表示碳原子数为1-4的烷基和碳原子数为6-15的芳基中的任一种。
27.一种包括显示部的电子设备,该显示部包括如权利要求21所示的发光器件。
28.一种包括如权利要求21所示的发光器件的照明装置。
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Application publication date: 20131120

Assignee: Jilin Optical and Electronic Materials Co., Ltd.

Assignor: Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.

Contract record no.: 2017990000335

Denomination of invention: Anthracene derivative, and light-emitting element, light-emitting device, electronic device using anthracene derivative

Granted publication date: 20151021

License type: Common License

Record date: 20170823

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