JP4637253B2 - 新規有機化合物および有機発光素子および画像表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は基本骨格自体で青領域の発光ができる新規な有機化合物を提供することを目的とする。
下記一般式(1)に示されることを特徴とする有機化合物を提供する。
R1乃至R14は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。
前記アルキル基および前記アルコキシ基および前記アミノ基および前記アリール基および前記複素環基は、置換基を有してもよい。
前記置換基は、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシル基、シアノ基、ハロゲン原子の中から選ばれる。
前記複素環基は、ピリジル基、ピロリル基、トリアジニル基、ベンゾ[b]ピリジル基、ベンゾイミダゾリル基、チエニル基のいずれかである。
R1乃至R14は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。
ベンゾ[k]フルオランテンを有する有機化合物と本発明に係るインデノベンゾ[k]フルオランテンを有する有機化合物とを比較する。
比較対象の7,12−ジフェニルベンゾ[k]フルオランテンは以下の構造式で示される。
上記一般式(1)における化合物の具体例を以下に示す。しかし、本発明はこれらに限られるものではない。
例示した化合物のうちA群に示すものは分子全体が炭化水素のみで構成されている。炭化水素のみで構成される化合物は、HOMOエネルギーレベルが低い。従って酸化電位が低くなり、すなわち有機化合物が酸化に対して安定であることを意味する。
従って本発明に係る有機化合物のうち、炭化水素のみで構成されているA群に示す化合物は、分子の安定性が高いので好ましい。
次にA1からA57のうち更に好ましい例示化合物を説明する。
すなわちA1からA57でしめす例示化合物のうちA8からA57に示される化合物が該当する。これら化合物は一般式(2)で示すことが出来る。この一般式(2)で表される化合物は、一般式(1)におけるR4の位置にフェニル基を導入することにより分子同士のスタックを抑制することができる。このことによって濃度が高くなることに因る消光を抑制する効果をもつため好ましい。
さらに、A8からA57に示される化合物のうちA18乃至A48及びA50乃至A57に示す化合物は基本骨格の共役面に対して共役長の長い方向に芳香性置換基を有するために、分子の振動子強度が大きくなり、量子効率が高いためより好ましい。そしてこれら化合物は下記一般式(3)で表すことができる。一般式(3)に示すようにR1、R2、R7、R8以外を無置換とすることで量子効率を高い化合物を得ることができる。
また、B1からB16の様な置換基が含窒素構造である場合、窒素原子に由来して分子の酸化電位に変化を与えることができる。置換基が含窒素構造である場合、最大発光波長を長波長化させることができる。あるいは置換基が含窒素構造である場合電子輸送性やホール輸送性、ホールトラップ型発光材料といった用途に用いることができる。
また、C1からC4の様な置換基が窒素以外のヘテロ原子を含む場合、分子はより大きく酸化電位が変化する。あるいは分子間相互作用が変化する。置換基が窒素以外のヘテロ原子を含む場合、最大発光波長を長波長化させることができる。あるいは置換基が窒素以外のヘテロ原子を含む場合電子輸送性やホール輸送性、ホールトラップ型発光材料、発光材料として使用した際に100%の高濃度で使用するといった用途に用いることができる。
本発明に係る有機化合物の合成ルートの一例を説明する。以下に反応式を記す。置換基の代表としてR1、R2またはR3が水素またはハロゲンの例を示す。なお、合成ルート中の第三工程に示される脱臭素反応はパラジウム触媒存在下、加熱によって行う。
上記反応式のうちD1乃至D3をそれぞれかえることで種々の有機化合物を合成することができる。その具体例を表2と表3に合成化合物として示す。下記表は、合成化合物を得るための原料であるD1乃至D3も示す。
次に本発明に係る有機発光素子を説明する。
本発明に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置に用いることができる。他にも電子写真方式の画像形成装置の露光光源や、液晶表示装置のバックライトなどがある。
[例示化合物A8の合成]
1H NMR(CDCl3,500MHz)σ(ppm):8.75(d,1H,J=7.00Hz),8.66(d,1H,J=7.55Hz),8.05(d,1H,J=7.05Hz),7.99−7.93(m,2H),7.85−7.79(m,2H),7.66−7.48(m,9H),7.37(t,1H,J=7.2Hz),6.75(d,1H,J=6.95Hz).
例示化合物A8の1×10−5mol/Lにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製F−4500を用いて、350nmの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、443nmに最大強度を有するスペクトルを得た。
[例示化合物A20の合成]
実施例1で得られたA8 1.2g(3mmol)、N−ブロモスクシンイミド 0.534g(3mmol)を50mlのアセトニトリルに入れて、60℃、8時間攪拌を行った。冷却した後、濃縮した後、この固体をカラムクロマトグラフィー(クロロホルム/ヘプタン=1:4)にて精製後、クロロホルム/メタノールで再結晶を2回行い、E6を1.27g(収率:88%)得た。次にE6 0.96g(2mmol)、2,6−ジメチルフェニルボロン酸(E7)330mg(2.2mmol)、Pd(PPh3)4 0.05g、トルエン20ml、エタノール10ml、2M―炭酸ナトリウム水溶液20mlを100mlナスフラスコに仕込み、窒素気流下、80℃で8時間攪拌を行った。反応終了後、室温まで冷却を行い、結晶をろ別し、水、エタノール、ヘプタンで分散洗浄を行った。得られた結晶をトルエンに加熱溶解後、熱時濾過し、トルエン/エタノールで再結晶を行った。結晶を120℃で真空乾燥後、昇華精製を行い淡黄色結晶の例示化合物A20を0.73g(収率:72%)得た。
1H NMR(CDCl3,500MHz) σ(ppm):8.75(d,1H,J=7.10Hz),8.67(d,1H,J=7.70Hz),8.06(d,1H,J=6.60Hz),7.99(d,1H,J=6.60Hz),7.73−7.63(m,6H),7.58−7.48(m,4H),7.42(d,1H,J=8.20Hz),7.27−7.24(m,1H),7.18−7.13(m,3H),6.81(d,1H,J=7.25Hz),1.94(s,6H).
例示化合物A20の、1×10−5mol/lにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製F−4500を用いて、350nmの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、449nmに最大強度を有するスペクトルであった。
[例示化合物A25の合成]
実施例1で用いられる有機化合物E4をE8に変更する以外は実施例1と同様の反応、精製でE9を得た。
1H NMR(CDCl3,500MHz) σ(ppm):8.78(d,1H,J=7.05Hz),8.71(d,1H,J=7.75Hz),8.05−7.78(m,10H),7.63−7.48(m,8H),7.41−7.37(m,4H)、7.28−7.26(m,1H),6.75(d,1H,J=8.50Hz).
例示化合物A25の、1×10−5mol/lにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製F−4500を用いて、350nmの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、450nmに最大強度を有するスペクトルであった。
[例示化合物A35の合成]
実施例3で用いられる有機化合物E10をE11に変更した以外は実施例3と同様の反応、精製を行った。
1H NMR(CDCl3,500MHz) σ(ppm):8.79(d,1H,J=7.10Hz),8.71(d,1H,J=7.75Hz),8.03−7.96(m,5H),7.90−7.80(m,3H),7.62−7.48(m,8H),7.40−7.36(m,4H),7.28−7.26(m,1H),6.75(d,1H,J=8.50Hz),2.85(s,3H),2.44(s,3H).
例示化合物A35の、1×10−5mol/lにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製F−4500を用いて、350nmの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、447nmに最大強度を有するスペクトルであった。
[例示化合物A23の合成]
実施例3で用いられる有機化合物E10をE12に変更した以外は実施例1と同様の反応、精製を行った。
[例示化合物A34の合成]
実施例3で用いられる有機化合物E10をE13に変更した以外は実施例1と同様の反応、精製を行った。
[例示化合物B3の合成]
有機化合物E6 0.96g(2mmol)、E14 0.68g(2.4mmol)、t−ブトキシナトリウム0.38g(4mmol)、o−キシレン30mlを100mlの3つ口フラスコに入れ、溶液を50度に加熱の後に、o−キシレン8mlに酢酸パラジウム6mgとt−ブチルホスフィン27mgを溶解した溶液をゆっくり滴下後、加熱還流下、6時間攪拌した。反応終了後、反応液に水を加え、トルエンで抽出する。有機層を水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥後に溶媒を減圧留去し、シリカゲルカラムクロマトフィー(トルエン/メタノール=9:1)で精製後、トルエンで再結晶を行った。結晶を120℃で真空乾燥後、昇華精製を行い淡黄色結晶の例示化合物B3を0.89g(収率:65%)得た。
[例示化合物A50の合成]
実施例1、2で用いられる有機化合物E2をE15に、有機化合物E7をE16に変更した以外は実施例1と同様の反応、精製を行った。
本実施例では、多層型有機発光素子の第五の例で示した素子(陽極/ホール注入層/ホール輸送層/発光層/ホール・エキシトンブロッキング層/電子輸送層/陰極)とした。ガラス基板上に100nmのITOをパターニングした。そのITO基板上に、以下の有機層と電極層を10−5Paの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着して連続製膜し、対向する電極面積が3mm2になるようにした。ゲスト材料が2種類存在する際は、置換位置の異なる構造異性体の約1:1の混合である。
ホール輸送層(30nm) G−1
発光層(30nm) ホストG−2、ゲスト:例示化合物 (重量比 5%)
ホール・エキシトンブロッキング層(10nm) G−3
電子輸送層(30nm) G−4
金属電極層1(1nm) LiF
金属電極層2(100nm) Al
実施例9乃至実施例25の発光効率と電圧を表5に示す。
本実施例では、多層型有機発光素子の第五の例で示した素子とした。多層構成は陽極、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極の順である。
支持体としてのガラス基板上に反射性陽極としてのアルミニウム合金(AlNd)を100nmの膜厚でスパッタリング法にて成膜する。さらに、透明性陽極としてITOをスパッタリング法にて80nmの膜厚で形成する。次に、この陽極周辺部にアクリル製の素子分離膜を厚さ1.5μmで形成し、半径3mmの開口部を設けた。これをアセトン、イソプロピルアルコール(IPA)で順次超音波洗浄した後、IPAで煮沸洗浄して乾燥する。さらに、この基板表面に対してUV/オゾン洗浄を施す。
以上により、有機発光素子を形成する。
ホール注入層(95nm) G−11
ホール輸送層(10nm) G−12
発光層(35nm) ホストG−13、ゲスト:例示化合物(重量比 2%)
電子輸送層(10nm) G−14
電子注入層(70nm) G−15(重量比 80%)、Li(重量比 20%)
本発明に係わる有機化合物は高い量子収率と青に適した発光を有する新規化合物であり、有機発光素子に用いた場合、良好な発光特性を有する発光素子を作ることができる。
312 有機化合物層
313 陰極
38 TFT素子
Claims (7)
- 下記一般式(1)に示されることを特徴とする有機化合物。
式(1)において、
R1乃至R14は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。
前記アルキル基および前記アルコキシ基および前記アミノ基および前記アリール基および前記複素環基は、置換基を有してもよい。
前記置換基は、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシル基、シアノ基、ハロゲン原子の中から選ばれる。
前記複素環基は、ピリジル基、ピロリル基、トリアジニル基、ベンゾ[b]ピリジル基、ベンゾイミダゾリル基、チエニル基のいずれかである。 - 前記R1乃至R14はそれぞれ独立に前記水素原子、前記アリール基から選ばれることを特徴とする請求項1に記載の有機化合物。
前記アリール基は、置換基を有してよい。
前記置換基は、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシル基、シアノ基、ハロゲン原子の中から選ばれる。 - 陰極と陽極と、前記陽極と陰極の間に配置される有機化合物層とを有する有機発光素子において、
前記有機化合物層の少なくとも1層は請求項1あるいは2のいずれか一項に記載の有機化合物を有することを特徴とする有機発光素子。 - 前記有機化合物層は発光層であることを特徴とする請求項3に記載の有機発光素子。
- 青色発光することを特徴とする請求項4に記載の有機発光素子。
- 複数の画素を有し、前記複数の画素は請求項3乃至5のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子の発光輝度を制御するTFT素子とをそれぞれ有することを特徴とする画像表示装置。
- 表示部と撮像部とを有し、前記表示部は複数の画素を有し、前記複数の画素は請求項3乃至5のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子の発光輝度を制御するTFT素子とをそれぞれ有し、前記撮像部は撮像光学系を有することを特徴とする撮像装置。
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