JP2013082662A - ヘテロ環化合物、それを含む有機発光素子及び平板表示装置 - Google Patents

ヘテロ環化合物、それを含む有機発光素子及び平板表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ヘテロ環化合物、それを含む有機発光素子及び平板表示装置の提供。
【解決手段】下記式に代表される化合物、それを含む有機発光素子及び平板表示装置。

【選択図】図1

Description

本発明は、ヘテロ環化合物、それを含む有機発光素子及び平板表示装置に係り、さらに詳細には、有機発光素子の発光材料又は電子輸送材料の用途に適したヘテロ環化合物、それを含む有機発光素子及び前記有機発光素子を含む平板表示装置に関する。前記ヘテロ環化合物は、ガラス転移温度が高く、結晶化を防止することができ、それを含む有機層を具備した有機発光素子は、電気的安定性、高い電荷輸送能及び優れた発光能を有する。
有機発光素子は、自発光型素子であり、視野角が広くてコントラストに優れるだけでなく、輝度、駆動電圧及び応答速度特性に優れ、多色化が可能であるという長所を有しており、広く注目を集めている。
一般的な有機発光素子は、基板上部にアノードが形成されており、アノード上部に、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及びカソードが順次形成されている構造を有する。ここで、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層は、有機化合物からなる有機薄膜層である。アノード及びカソード間に電圧を印加すれば、アノードから注入された正孔は、正孔輸送層を経由して発光層に移動し、カソードから注入された電子は、電子輸送層を経由して発光層に移動する。正孔及び電子のようなキャリアは、発光層領域で再結合して励起子を生成し、この励起子が励起状態から基底状態に戻る際に光が生成される。このとき、一重項励起状態を介して基底状態に戻る際に生じる光を「蛍光」といい、三重項励起状態を介して基底状態に戻る際に生じる光を「リン光」という。蛍光材料を使用する場合、一重項励起状態の確率が25%であることから発光効率に限界がある一方、リン光材料を使用すれば、三重項励起状態の確率75%及び一重項励起状態の確率25%を全て利用することができるので、理論的には、内部量子効率100%まで利用可能である。
特許文献1及び2には、4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル(CBP)を発光層のホストとして使用した有機発光素子が開示されている。CBPは、リン光発光体のホスト材料として現在まで最も広く知られている。代表的なリン光を利用した有機発光素子として、スピン軌道結合の大きいIr、Ptのような重い元素を中心に有するリン光色素であるIr(ppy)に、PtOEPをドーパントとして使用し、CBPをホストとして使用し、三重項状態(リン光)でも効果的に光を出させる緑色及び赤色の高効率有機発光素子が広く知られている。最近では、イリジウム(III)錯体系も、リン光発光ドーパント材料として広く知られており、各RGB別には、(acac)Ir(btp)、Ir(ppy)及びFirpicなどの材料が知られている。また、CBPをリン光発光体のホスト材料として使用し、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)及びビス(2−メチル−8−キノリノラト)−(p−フェニルフェノラート)−アルミニウム(BAlq)などの材料を正孔遮断層に適用し、高効率を達成するための有機発光素子が開示されており、BAlq誘導体をホストとして利用した高性能の有機発光素子も開示されている。しかし、この有機発光素子は、寿命が150時間以下と短く、商業的な使用の観点からは不十分である。その原因は、CBPのガラス転移温度が110℃以下と低く、結晶化が容易に起こり、熱的安定性が低く、高温蒸着時に材料が変性するためであると考えられる。
特許文献3には、多環系化合物をホスト材料として含有する有機発光素子が開示されている。前記多環系化合物は、炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子で架橋されたπ共役ヘテロアセン骨格を有し、ハロゲン化合物の合成によって製造され、これを含む有機発光素子は、発光効率が高く、長寿命特性を有する。しかし、この有機発光素子は、電気的安定性で満足すべきレベルに至らず、商用化のための目的としては不十分である。
米国特許第6,596,415号明細書 米国特許第6,465,115号明細書 国際特許第2009/148015号パンフレット
本発明の目的は、新規な構造のヘテロ環化合物を提供し、また前記ヘテロ環化合物を有機層に含む有機発光素子及び平板表示を提供することである。
本発明の一形態によると、下記化学式1で表されるヘテロ環化合物が提供される:
前記化学式1において、
Xは、Ar又は化学式1Aで表される基:
であり、Arは、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種であり、Arは、置換又は非置換のC−C60アリーレン基、置換又は非置換のC−C60アリーレンオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリーレンチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリーレン基、及び、置換又は非置換の二価C−C60縮合多環基のうちの1種であり、Y,Y,Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、a,b,c及びdは互いに独立して、0又は1の整数であり、a+b=1及びc+d=1の関係を満たし、R,R,R,R,R,R及びRは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、置換又は非置換のC−C60縮合多環基、及びN(Q)(Q)で表される基のうちの1種であり、前記Q及びQは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種であり、R,R,R,R,R,R及びRのうち、互いに隣接した2種以上は結合し、飽和環又は不飽和環を形成することができる。
他の一側面によって、第1電極と、前記第1電極に対向した第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在された有機層とを含み、前記有機層が、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を、単一物質、又は互いに異なる物質との組合せとして含む有機発光素子が提供される。
さらに他の一側面によって、ソース、ドレイン、ゲート及び活性層を含んだトランジスタ、並びに前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含む有機発光素子を具備し、前記ソース及びドレインのうちの一つと、前記有機発光素子の第1電極とが電気的に連結された平板表示装置が提供される。
本発明の化学式1で表されるヘテロ環化合物は、ガラス転移温度が高くて結晶化を防止することができ、これを含む有機発光素子は、電気的安定性、高い電荷輸送能及び優れた発光能を有し、高い電流密度と高発光効率を示す。
一具現例による有機発光素子の構造を概略的に示した図面である。
以下、本発明の好ましい形態について詳細に説明する。
本発明の一形態によると、下記化学式1で表されるヘテロ環化合物が提供される:
前記化学式1において、
Xは、Ar又は化学式1Aで表される基:
である。
前記式で、Arは、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種を示す。
前記式で、Arは、置換又は非置換のC−C60アリーレン基、置換又は非置換のC−C60アリーレンオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリーレンチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリーレン基、及び、置換又は非置換の二価C−C60 縮合多環基のうちの1種を示す。
前記式で、Y,Y,Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種を示し、a,b,c及びdは互いに独立して、0又は1の整数であり、a+b=1及びc+d=1の関係を満たす。R,R及びRは、下記で詳細に説明する。a,b,c及びdが、0又は1の整数であり、a+b=1及びc+d=1の関係を満たすということは、a及びbのうちいずれか一つは1であり、残りの一つは0であり、b及びcも同様に、いずれか一つは1であり、残りの一つは0であるということを意味する。例えば、aが1であり、bが0であるか、あるいはaが0であり、bが1である場合が可能であり、cが1であり、dが0であるか、あるいはcが0であり、dが1である場合がある。
前記式で、R,R,R,R,R,R及びRは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、置換又は非置換のC−C60縮合多環基、及びN(Q)(Q)で表される基のうちの1種を示す。ここで、Q及びQは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種を示す。前記R,R,R,R,R,R及びRのうちの2種以上は、互いに結合し、飽和環又は不飽和環を形成することができる。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、分子内にヘテロ環骨格が導入され、ガラス転移温度や融点が高いという特性を有する。したがって、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含む有機発光素子は、発光時に、有機層内で発生するジュール熱、有機層間で発生するジュール熱、又は有機層と金属電極との間で発生するジュール熱に対して耐熱性を有し、高温環境下での耐性が向上する。また、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、分子内にフルオレン基を有し、ガラス転移温度が高く、結晶化を防止することができるという特性を有する。
前記化学式1で表される新規なヘテロ環化合物を有機発光素子へ適用することにより、電気的安定性、高い電荷輸送能及び優れた発光能を発揮し、赤色、緑色、青色、白色などのあらゆるカラーの蛍光素子及びリン光素子において、発光材料として有用に使われ、或いは電子注入材料又は電子輸送材料として使われてもよい。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物において、XがArである場合、Arは、置換又は非置換のフェニル基(phenyl)、置換又は非置換のビフェニル基(biphenyl)、置換又は非置換のペンタレニル基(pentalenyl)、置換又は非置換のインデニル基(indenyl)、置換又は非置換のナフチル基(naphtyl)、置換又は非置換のアズレニル基(azulenyl)、置換又は非置換のヘプタレニル基(heptalenyl)、置換又は非置換のインダセニル基(indacenyl)、置換又は非置換のアセナフチル基(acenaphtyl)、置換又は非置換のフルオレニル基(fluorenyl)、置換又は非置換のスピロ−フルオレニル基、置換又は非置換のフェナレニル基(phenalenyl)、置換又は非置換のフェナントレニル基(phenanthrenyl)、置換又は非置換のアントリル基(anthryl)、置換又は非置換のフルオランテニル基(fluoranthenyl)、置換又は非置換のトリフェニレニル基(triphenylenyl)、置換又は非置換のピレニル基(pyrenyl)、置換又は非置換のクリセニル基(chrysenyl)、置換又は非置換のナフタセニル基(naphthacenyl)、置換又は非置換のピセニル基(picenyl)、置換又は非置換のペリレニル基(perylenyl)、置換又は非置換のペンタフェニル基(pentaphenyl)、置換又は非置換のヘキサセニル基(hexacenyl)、置換又は非置換のピロリル基(pyrrolyl)、置換又は非置換のイミダゾリル基(imidazolyl)、置換又は非置換のベンゾイミダゾリル基(benzoimidazolyl)、置換又は非置換のフェニルベンゾイミダゾリル基(phenylbenzoimidazolyl)、置換又は非置換のピラゾリル基(pyrazolyl)、置換又は非置換のピリジニル基(pyridinyl)、置換又は非置換のフェニルピリジニル基(phenylpyridinyl)、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリジニル基(phenylimidazopyridinyl)、置換又は非置換のピラジニル基(pyrazinyl)、置換又は非置換のピリミジニル基(pyrimidinyl)、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリミジニル基(phenylimidazopyrimidinyl)、置換又は非置換のピリダジニル基(pyridazinyl)、置換又は非置換のインドリル基(indolyl)、置換又は非置換のイソインドリル基(isoindolyl)、置換又は非置換のインダゾリル基(indazolyl)、置換又は非置換のプリニル基(purinyl)、置換又は非置換のキノリニル基(quinolinyl)、置換又は非置換のベンゾキノリニル基(benzoquinolinyl)、置換又は非置換のフタラジニル基(phthalazinyl)、置換又は非置換のナフチリジニル基(naphthyridinyl)、置換又は非置換のキノキサリニル基(quinoxalinyl)、置換又は非置換のキナゾリニル基(quinazolinyl)、置換又は非置換のシンノリニル基(cinnolinyl)、置換又は非置換のカルバゾリル基(carbazolyl)、置換又は非置換のフェナントリジニル基(phenanthridinyl)、置換又は非置換のアクリジニル基(acridinyl)、置換又は非置換のフェナントロリニル基(phenanthrolinyl)、置換又は非置換のフェナジニル基(phenazinyl)、置換又は非置換のフラニル基(furanyl)、置換又は非置換のベンゾフラニル基(benzofuranyl)、置換又は非置換のジベンゾフラニル基(dibenzofuranyl)、置換又は非置換のチオフェニル基(thiophenyl)、置換又は非置換のベンゾ[b]チオフェニル基(benzo[b]thiophenyl)、置換又は非置換のジベンゾチオフェニル基(dibenzothiophenyl)、置換又は非置換のチアゾリル基(thiazolyl)、置換又は非置換のイソチアゾリル基(isothiazolyl)、置換又は非置換のベンゾチアゾリル基(benzothiazolyl)、置換又は非置換のオキサゾリル基(oxazolyl)、置換又は非置換のイソオキサゾリル基(isoxazolyl)、置換又は非置換のベンゾオキサゾリル基(benzooxazolyl)、置換又は非置換のトリアゾリル基(triazolyl)、置換又は非置換のフェニルトリアゾリル基(phenyltriazolyl)、置換又は非置換のテトラゾリル基(tetrazolyl)、置換又は非置換のオキサジアゾリル基(oxadiazolyl)、置換又は非置換のフェニルオキサジアゾリル基(phenyloxadiazolyl)、置換又は非置換のトリアジニル基(triazinyl)、置換又は非置換のフェニルトリアジニル基(phenyltriazinyl)、置換又は非置換のジフェニルエチニル基(diphenylethynyl)、置換又は非置換のフェニルエチニルフルオレニル基(phenylethynylfluorenyl)、及び、置換又は非置換のフェニルエチニルナフチル基(phenylethynylnaphthyl)のうちの1種でありうるが、これらに限定されるものではない。
好ましくは、Arは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、置換又は非置換のフルオレニル基、置換又は非置換のフェナントレニル基、置換又は非置換のアントリル基、置換又は非置換のトリフェニレニル基、置換又は非置換のピレニル基、置換又は非置換のイミダゾリル基、置換又は非置換のベンゾイミダゾリル基、置換又は非置換のフェニルベンゾイミダゾリル基、置換又は非置換のピリジニル基、置換又は非置換のフェニルピリジニル基、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリジニル基、置換又は非置換のピリミジニル基、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリミジニル基、置換又は非置換のカルバゾリル基、置換又は非置換のフラニル基、置換又は非置換のベンゾフラニル基、置換又は非置換のジベンゾフラニル基、置換又は非置換のチオフェニル基、置換又は非置換のベンゾ[b]チオフェニル基、置換又は非置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は非置換のトリアゾリル基、置換又は非置換のフェニルトリアゾリル基、置換又は非置換のオキサジアゾリル基、置換又は非置換のフェニルオキサジアゾリル基、置換又は非置換のトリアジニル基、置換又は非置換のフェニルトリアジニル基、ジフェニルエチニル基、フェニルエチニルフルオレニル基、フェニルエチニルナフチル基のうちの1種でありうる。
より好ましくは、Arは、下記化学式4A〜4Xで表される基のうちの1種でありうる:
ここで、Z,Z,Z及びZは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、置換又は非置換のC−C60縮合多環基、N(Q11)(Q12)で表される基、及びSi(Q13)(Q14)(Q15)で表される基のうちの1種であり、p,q及びrは互いに独立して、1〜5の整数である。Q11〜Q15は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種でありうる。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物において、Xが化学式1Aで表される基:
である場合、Arは、置換又は非置換のフェニレン基(phenylene)、置換又は非置換のビフェニレン基(biphenylene)、置換又は非置換のペンタレニレン基(pentalenylene)、置換又は非置換のインデニレン基(indenylene)、置換又は非置換のナフチレン基(naphtylene)、置換又は非置換のフルオレニレン基(fluorenylene)、置換又は非置換のスピロ−フルオレニレン基、置換又は非置換のフェナレニレン基(phenalenylene)、置換又は非置換のフェナントレニレン基(phenanthrenylene)、置換又は非置換のアントリレン基(anthrylene)、置換又は非置換のフルオランテニレン基(fluoranthenylene)、置換又は非置換のトリフェニレニレン基(triphenylenylene)、置換又は非置換のピレニレン基(pyrenylene)、置換又は非置換のクリセニレン基(chrysenylene)、置換又は非置換のカルバゾリレン基(carbazolylene)、及び、置換又は非置換のジフェニルエチニレン基(diphenylethynylene)のうちの1種でありうるが、これらに限定されるものではない。
好ましくは、Arは、下記化学式5A〜5Eで表される基のうちの1種でありうる:
ここで、Z11,Z12,Z13及びZ14は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、置換又は非置換のC−C60縮合多環基、N(Q11)(Q12)で表される基、及びSi(Q13)(Q14)(Q15)で表される基のうちの1種であり、s及びtは互いに独立して、1〜4の整数である。Q11〜Q15は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種でありうる。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物において、R,R,R及びRは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、及び、置換又は非置換のC−C60アリール基のうちの1種であり、Y,Y,Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種でありうる。ここで、R,R及びRは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、及び、置換又は非置換のC−C60アリール基のうちの1種でありうる。
好ましくは、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物において、R,R,R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Y,Y,Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種でありうる。ここで、R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、及び、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Rは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、及び、置換又は非置換のフルオレニル基のうちの1種でありうる。
好ましい一形態としては、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、下記化学式6で表されうる:
前記化学式6において、Arは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、置換又は非置換のフルオレニル基、置換又は非置換のフェナントレニル基、置換又は非置換のアントリル基、置換又は非置換のトリフェニレニル基、置換又は非置換のピレニル基、置換又は非置換のイミダゾリル基、置換又は非置換のベンゾイミダゾリル基、置換又は非置換のフェニルベンゾイミダゾリル基、置換又は非置換のピリジニル基、置換又は非置換のフェニルピリジニル基、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリジニル基、置換又は非置換のピリミジニル基、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリミジニル基、置換又は非置換のカルバゾリル基、置換又は非置換のフラニル基、置換又は非置換のベンゾフラニル基、置換又は非置換のジベンゾフラニル基、置換又は非置換のチオフェニル基、置換又は非置換のベンゾ[b]チオフェニル基、置換又は非置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は非置換のトリアゾリル基、置換又は非置換のフェニルトリアゾリル基、置換又は非置換のオキサジアゾリル基、置換又は非置換のフェニルオキサジアゾリル基、置換又は非置換のトリアジニル基、置換又は非置換のフェニルトリアジニル基、ジフェニルエチニル基、フェニルエチニルフルオレニル基、フェニルエチニルナフチル基のうちの1種であり、R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、a及びbは互いに独立して、0又は1の整数であり、a+b=1の関係を満たす。ここで、R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、及び、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Rは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、及び、置換又は非置換のフルオレニル基のうちの1種である。
より好ましくは、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、下記化学式7で表されうる:
前記化学式7において、Arは、下記化学式4A〜4Xで表される基のうちの1種であり、
及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、a及びbは互いに独立して、0又は1の整数であり、a+b=1の関係を満たす。
前記化学式4A〜4Xにおいて、Z,Z,Z及びZは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、置換又は非置換のC−C60縮合多環基、N(Q11)(Q12)で表される基、及びSi(Q13)(Q14)(Q15)で表される基のうちの1種であり、p,q及びrは互いに独立して、1〜5の整数である。Q11〜Q15は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種である。R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、及び、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Rは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、及び、置換又は非置換のフルオレニル基のうちの1種である。
好ましい他の一形態としては、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、下記化学式8で表されうる:
前記化学式8において、Arは、置換又は非置換のフェニレン基、置換又は非置換のビフェニレン基、置換又は非置換のペンタレニレン基、置換又は非置換のインデニレン基、置換又は非置換のナフチレン基、置換又は非置換のフルオレニレン基、置換又は非置換のスピロ−フルオレニレン基、置換又は非置換のフェナレニレン基、置換又は非置換のフェナントレニレン基、置換又は非置換のアントリレン基、置換又は非置換のフルオランテニレン基、置換又は非置換のトリフェニレニレン基、置換又は非置換のピレニレン基、置換又は非置換のクリセニレン基、置換又は非置換のカルバゾリレン基、及び、置換又は非置換のジフェニルエチニレン基のうちの1種であり、R,R,R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Y,Y,Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、a,b,c及びdは互いに独立して、0又は1の整数であり、a+b=1及びc+d=1の関係を満たす。
ここで、R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、及び、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Rは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、及び、置換又は非置換のフルオレニル基のうちの1種である。
より好ましくは、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、下記化学式9で表示されてもよい:
前記化学式9において、Arは、下記化学式5A〜5Eで表される基のうちの1種であり、
,Y,Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、a,b,c及びdは互いに独立して、0又は1の整数であり、a+b=1及びc+d=1の関係を満たす。
前記化学式5A〜5Eにおいて、Z11,Z12,Z13及びZ14は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、置換又は非置換のC−C60縮合多環基、N(Q11)(Q12)で表される基、及びSi(Q13)(Q14)(Q15)で表される基のうちの1種であり、s及びtは互いに独立して、1〜4の整数である。Q11〜Q15は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種でありうる。R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、及び、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Rは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、及び、置換又は非置換のフルオレニル基のうちの1種である。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物のさらに具体的な例として、下記化合物1〜83のうちいずれか1種を挙げることができるが、これらに限定されるものではない:
本明細書において、「C−C」とは、「炭素原子数m〜n」であるとの意味である。すなわち、炭素原子数がm以上n以下である全ての範囲を取りうることを意味する。
本明細書中の「置換又は非置換のA(Aは任意の置換基)」という表現において、「置換されたA」という用語は、「前記Aの一つ以上の水素原子が、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基又はその塩誘導体、スルホン酸基又はその塩誘導体、リン酸基又はその塩誘導体、C−C50アルキル基、C−C50アルケニル基、C−C50アルキニル基、C−C50アルコキシ基、C−C50シクロアルキル基、C−C50シクロアルケニル基、C−C60アリール基、C−C60アリールオキシ基、C−C60アリールチオ基、C−C60ヘテロアリール基、C−C60縮合多環基、N(Q101)(Q102)で表される基、及びSi(Q103)(Q104)(Q105)で表される基のうちの1種で置換されたA」を意味する。ここで、Q101〜Q105は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、C−C50アルキル基、C−C50アルケニル基、C−C50アルキニル基、C−C50アルコキシ基、C−C50シクロアルキル基、C−C50シクロアルケニル基、C−C60アリール基、C−C60アリールオキシ基、C−C60アリールチオ基、C−C60ヘテロアリール基及びC−C60縮合多環基のうちの1種である。
例えば、前記「置換されたA」とは、「前記Aの一つ以上の水素原子が、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、メチル基、化、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、フェニル基、ビフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、インダセニル基、アセナフチル基、フルオレニル基、スピロ−フルオレニル基、フェナレニル基、フェナントレニル基、アントリル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、フェニルベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジニル基、フェニルピリジニル基、フェニルイミダゾピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、フェニルイミダゾピリミジニル基、ピリダジニル基、インドリル基、イソインドリル基、インダゾリル基、プリニル基、キノリニル基、ベンゾキノリニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、カルバゾリル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フラニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、チオフェニル基、ベンゾ[b]チオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、フェニルトリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、フェニルオキサジアゾリル基、トリアジニル基、フェニルトリアジニル基、ジフェニルエチニル基、フェニルエチニルフルオレニル基及びフェニルエチニルナフチル基、N(Q101)(Q102)で表される基、及びSi(Q103)(Q104)(Q105)で表される基のうちの1種で置換されたA」を意味しうる。
本明細書において、非置換のC−C50アルキル基は、アルカン(alkane)の水素原子1個が欠如した線形構造及び分枝型構造の飽和炭化水素基を意味する。非置換のC−C50アルキル基の具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、iso−アミル基、ヘキシル基などを挙げることができる。置換されたC−C30アルキル基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C50アルケニル基は、前記非置換のC−C50アルキル基の中間や末端に一つ以上の炭素二重結合を含有している末端基を意味する。非置換のC−C50アルケニル基の例としては、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、プロバジエニル基(propadienyl)、イソプレニル基(isoprenyl)、アリル基(allyl)などを挙げることができる。置換されたC−C50アルケニル基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C50アルキニル基は、前記非置換のC−C50アルキル基の中間や末端に一つ以上の炭素三重結合を含有している末端基を意味する。非置換のC−C50アルキニル基の例としては、アセチレニル基(acetylenyl)などを挙げることができる。置換されたC−C50アルキニル基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C50アルコキシ基は、−OY(ただし、Yは、前記非置換のC−C50アルキル基である)の化学式を有し、その具体的な例としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基などを挙げることができる。置換されたC−C50アルコキシ基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C50シクロアルキル基は、環状飽和炭化水素基を指すものであり、その具体例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基などを挙げることができる。置換されたC−C50シクロアルキル基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C50シクロアルケニル基は、一つ以上の炭素二重結合を有しつつ、芳香族環ではない環状不飽和炭化水素基を意味する。非置換のC−C50シクロアルケニル基の例としては、シクロプロペニル基(cyclopropenyl)、シクロブテニル基(cyclobutenyl)、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、1,3−シクロヘキサジエニル基、1,4−シクロヘキサジエニル基、2,4−シクロヘプタジエニル基、1,5−シクロオクタジエニル基などを挙げることができる。置換されたC−C50シクロアルケニル基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C60アリール基は、C−C60炭素環芳香族系を有する一価(monovalent)の基を意味し、これは単環(monocyclic)基又は多環(polycyclic)基である。多環基である場合、これに含まれた2以上の環は、互いに縮合し、縮合環又は架橋縮合環を形成していてもよい。非置換のC−C60アリール基の例としては、フェニル基(phenyl)、ペンタレニル基(pentalenyl)、インデニル基(indenyl)、ナフチル基(naphtyl)、アズレニル基(azulenyl)、ヘプタレニル基(heptalenyl)、インダセニル基(indacenyl)、アセナフチル基(acenaphtyl)、フルオレニル基(fluorenyl)、スピロ−フルオレニル基、フェナレニル基(phenalenyl)、フェナントレニル基(phenanthrenyl)、アントリル基(anthryl)、フルオランテニル基(fluoranthenyl)、トリフェニレニル基(triphenylenyl)、ピレニル基(pyrenyl)、クリセニル基(chrysenyl)、ナフタセニル基(naphthacenyl)、ピセニル基(picenyl)、ペリレニル基(perylenyl)、ペンタフェニル基(pentaphenyl)、ヘキサセニル基(hexacenyl)などを挙げることができる。置換されたC−C30アリール基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C60アリールオキシ基は、前記C−C60アリール基の炭素原子が、酸素連結基(−O−)と結合した一価の基を意味する。置換されたC−C60アリールオキシ基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C60アリールチオ基は、前記C−C60アリール基の炭素原子が、硫黄連結基(−S−)と結合した一価の基を意味する。非置換のC−C60アリールチオ基の例としては、フェニルチオ基、ナフチルチオ基、インダニルチオ基及びインデニルチオ基などを挙げることができる。置換されたC−C60アリールチオ基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C60ヘテロアリール基は、N、O、P又はSのうちから選択された1つ以上のヘテロ原子を含んだ環を一つ以上含むC−C60一価の基を意味し、これは、単環基又は多環基である。多環基である場合、これに含まれた2以上の環は、互いに縮合し、縮合環又は架橋縮合環を形成していてもよい。非置換のC−C60ヘテロアリール基の具体例としては、ピロリル基(pyrrolyl)、イミダゾリル基(imidazolyl)、ピラゾリル基(pyrazolyl)、ピリジニル基(pyridinyl)、ピラジニル基(pyrazinyl)、ピリミジニル基(pyrimidinyl)、ピリダジニル基(pyridazinyl)、イソインドリル基(isoindolyl)、インドリル基(indolyl)、インダゾリル基(indazolyl)、プリニル基(purinyl)、キノリニル基(quinolinyl)、ベンゾキノリニル基(benzoquinolinyl)、フタラジニル基(phthalazinyl)、ナフチリジニル基(naphthyridinyl)、キノキサリニル基(quinoxalinyl)、キナゾリニル基(quinazolinyl)、シンノリニル基(cinnolinyl)、カルバゾリル基(carbazolyl)、フェナントリジニル基(phenanthridinyl)、アクリジニル基(acridinyl)、フェナントロリニル基(phenanthrolinyl)、フェナジニル基(phenazinyl)、ベンゾオキサゾリル基(benzooxazolyl)、ベンゾイミダゾリル基(benzoimidazolyl)、フラニル基(furanyl)、ベンゾフラニル基(benzofuranyl)、チオフェニル基(thiophenyl)、ベンゾチオフェニル基(benzothiophenyl)、チアゾリル基(thiazolyl)、イソチアゾリル基(isothiazolyl)、ベンゾチアゾリル基(benzothiazolyl)、イソキサゾリル基(isoxazolyl)、オキサゾリル基(oxazolyl)、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、トリアジニル基、ベンゾオキサゾリル基(benzooxazolyl)などを挙げることができる。置換されたC−C60ヘテロアリール基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C60縮合多環基は、2以上の融合された環を含むC−C60一価の基を意味し、これは、多環基である。置換されたC−C60縮合多環基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C50アルキレン基は、アルカンで、水素原子2個が欠如した線形構造及び分枝型構造の二価(divalent)基を意味する。非置換のC−C50アルキレン基の例は、前記非置換のC−C50アルキル基の例を参照して知ることができる。置換されたC−C50アルキレン基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C60アリーレン基は、C−C60炭素環芳香族系を有する二価の基を意味し、これは、単環基又は多環基である。非置換のC−C60アリーレン基の具体例は、前記非置換のC−C60アリール基の例を参照して知ることができる。置換されたC−C60アリーレン基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C60アリーレンオキシ基は、前記C−C60アリーレン基の炭素原子が、酸素連結基(−O−)と連結されてなる二価の基を意味する。置換されたC−C60アリーレンオキシ基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C60アリーレンチオ基は、前記C−C60アリーレン基の炭素原子が、硫黄連結基(−S−)と連結されてなる二価の基を意味する。置換されたC−C60アリーレンチオ基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換のC−C60ヘテロアリーレン基は、N、O、P又はSのうちから選択された1個以上のヘテロ原子を含んだ環を一つ以上含むC−C60二価の基を意味し、これは、単環基又は多環基である。非置換のC−C60ヘテロアリーレン基の具体例は、前記非置換のC−C60ヘテロアリール基の例を参照して知ることができる。置換されたC−C60ヘテロアリーレン基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
本明細書において、非置換の二価C−C60縮合多環基は、2以上の融合された環を含むC−C60二価の基を意味し、これは、多環基である。置換された二価のC−C60縮合多環基の置換基は、前記「置換されたA」についての説明を参照する。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、公知の有機合成方法を利用して合成することができる。前記ヘテロ環化合物の合成方法は、後述する実施例を参照して、当業者に容易に認識されるであろう。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子の1対の電極間に介在されなどを挙げることができる。
前記化学式1で表される新規のヘテロ環化合物は、優れた発光特性及び電荷輸送能を有しており、赤色、緑色、青色、白色などのあらゆるカラーの蛍光素子及びリン光素子に適した電子注入材料又は電子輸送材料として有用であり、さらに、緑色、青色、白色の蛍光素子の発光材料としても有用である。前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を使用することにより、高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機電界発光素子を作製することができる。
また、本発明の他の一形態によると、第1電極と、前記第1電極に対向した第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在する有機層と、を含み、前記有機層が、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を、単一物質、又は互いに異なる物質との組合せとして含む有機発光素子が提供される。
本明細書において「有機層」とは、第1電極と第2電極との間に介在する、有機物を含む、単層又は複数層からなる層を指す用語である。
前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種を含みうる。したがって、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種に含まれる。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、単一物質、又は互いに異なる物質との組合せとして有機層に含まれる。例えば、前記化合物3のみの単一物質形態として有機層に含まれてもよいし、前記化合物3及び化合物52の組合せが有機層に含まれてもよい。有機層が、化合物3及び化合物52をいずれも含む場合、前記化合物3及び化合物52は有機層内の同じ層(例えば、発光層)に混合物の形態で存在する、あるいは有機層内の互いに異なる層にそれぞれ含まれる(例えば、化合物3は、発光層に含まれ、化合物52は、電子輸送層に含まれる)など、多様な変形例が可能である。
好ましくは、前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を含み、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、発光層に含まれる。
好ましくは、前記有機層は、発光層を含み、前記発光層は、化学式1で表されるヘテロ環化合物を含む。
好ましくは、前記有機層は、発光層を含み、前記発光層は、蛍光ホスト又はリン光ホストを含み、前記蛍光ホスト又はリン光ホストは、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含む。リン光ドーパントとしては、Ir、Pt、Os、Re、Ti、Zr、Hf、又はそれらのうち2種以上の組合せを含んだ有機金属錯体などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
好ましくは、前記有機層は、発光層を含み、前記発光層は、蛍光ドーパントを含み、前記蛍光ドーパントは、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含む。
好ましくは、前記有機層は、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種を含み、前記電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含む。
好ましくは、前記有機層は、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種を含み、前記電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物及び金属含有物質を含む。
好ましくは、前記有機層は、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種;及び赤色発光層、緑色発光層、青色発光層及び白色発光層のうちの少なくとも1種を含む発光層;を含み、前記電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含み、前記発光層は、リン光化合物を含む。
好ましくは、前記有機発光素子は、発光層と第2電極との間に、下記のような構造を有しうるが、これらに限定されるものではない。
1)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層/電子注入層/第2電極
2)発光層(蛍光ホスト又はリン光ホストとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層/電子注入層/第2電極
3)発光層(蛍光ドーパントとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層/電子注入層/第2電極
4)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アントラセン系化合物)/電子輸送層/電子注入層/第2電極
5)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+スチリル系化合物)/電子輸送層/電子注入層/第2電極
6)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アリールアミノ系化合物)/電子輸送層/電子注入層/第2電極
前記1)の構造〜6)の構造を有する有機発光素子において、発光層は、化学式1で表されるヘテロ環化合物を単独物質として含んでもよいし、あるいは他の発光物質をさらに含んでもよい。
前記4)の構造〜6)の構造を有する有機発光素子において、発光層は、化学式1で表されるヘテロ環化合物(単独物質又は他の発光物質をさらに含む)以外に、アントラセン系化合物、スチリル系化合物及びアリールアミノ系化合物のうちの1種以上をさらに含んでもよい。例えば、発光層は、前記化合物3、アントラセン系化合物(例えば、9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン(ADN))及びスチリル系化合物(例えば、ジスチリルアリーレン(DSA))の組合せを含んでもよい。
前記1)の構造〜6)の構造を有する有機発光素子において、前記発光層は、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層及び白色発光層のうちの少なくとも1種でありうる。
前記有機発光素子は、発光層と第2電極との間に、下記のような構造を有しうるが、これらに限定されるものではない。
7)発光層/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層/第2電極
8)発光層/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
9)発光層/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
10)発光層/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
11)発光層/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/電子注入層/第2電極
12)発光層/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(金属含有物質)/第2電極
13)発光層/電子輸送層(金属含有物質)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
14)発光層/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
15)発光層/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
前記7)の構造〜15)の構造を有する有機発光素子において、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種は、化学式1で表されるヘテロ環化合物を単独物質として含んでもよいし、あるいは他の発光物質をさらに含んでもよい。
前記11)構造〜15)構造を有する有機発光素子で、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種は、化学式1で表されるヘテロ環化合物(単独物質又は他の発光物質をさらに含む)に加え、金属含有物質をさらに含んでもよい。前記金属含有物質は、代表的なものとして、Li錯体を例に挙げることができる。Li錯体の非制限的な例としては、リチウムキノレート(Liq)又は下記化合物101などを挙げることができる:
前記7)の構造〜15)の構造を有する有機発光素子において、前記発光層は、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層及び白色発光層のうちの少なくとも1種でありうる。
前記有機発光素子は、発光層と第2電極との間に、下記のような構造を有しうるが、これらに限定されるものではない。
16)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層/第2電極
17)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
18)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
19)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
20)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/電子注入層/第2電極
21)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(金属含有物質)/第2電極
22)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(金属含有物質)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
23)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
24)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
25)発光層(蛍光ホスト又はリン光ホストとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層/第2電極
26)発光層(蛍光ホスト又はリン光ホストとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
27)発光層(蛍光ホスト又はリン光ホストとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
28)発光層(蛍光ホスト又はリン光ホストとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
29)発光層(蛍光ホスト又はリン光ホストとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/電子注入層/第2電極
30)発光層(蛍光ホスト又はリン光ホストとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(金属含有物質)/第2電極
31)発光層(蛍光ホスト又はリン光ホストとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(金属含有物質)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
32)発光層(蛍光ホスト又はリン光ホストとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
33)発光層(蛍光ホスト又はリン光ホストとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
34)発光層(蛍光ドーパントとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層/第2電極
35)発光層(蛍光ドーパントとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
36)発光層(蛍光ドーパントとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
37)発光層(蛍光ドーパントとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
38)発光層(蛍光ドーパントとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/電子注入層/第2電極
39)発光層(蛍光ドーパントとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(金属含有物質)/第2電極
40)発光層(蛍光ドーパントとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層(金属含有物質)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
41)発光層(蛍光ドーパントとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
42)発光層(蛍光ドーパントとして、化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
43)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アントラセン系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層/第2電極
44)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アントラセン系化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
45)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アントラセン系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
46)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アントラセン系化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
47)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アントラセン系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/電子注入層/第2電極
48)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アントラセン系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(金属含有物質)/第2電極
49)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アントラセン系化合物)/電子輸送層(金属含有物質)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
50)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アントラセン系化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
51)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アントラセン系化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
52)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+スチリル系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層/第2電極
53)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+スチリル系化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
54)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+スチリル系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
55)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+スチリル系化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
56)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+スチリル系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/電子注入層/第2電極
57)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+スチリル系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(金属含有物質)/第2電極
58)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+スチリル系化合物)/電子輸送層(金属含有物質)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
59)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+スチリル系化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
60)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+スチリル系化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
61)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アリールアミノ系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層/第2電極
62)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アリールアミノ系化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
63)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アリールアミノ系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
64)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アリールアミノ系化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
65)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アリールアミノ系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/電子注入層/第2電極
66)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アリールアミノ系化合物)/電子輸送層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/電子注入層(金属含有物質)/第2電極
67)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アリールアミノ系化合物)/電子輸送層(金属含有物質)/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物)/第2電極
68)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アリールアミノ系化合物)/電子輸送層/電子注入層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
69)発光層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+アリールアミノ系化合物)/電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層(化学式1で表されるヘテロ環化合物+金属含有物質)/第2電極
前記16)の構造〜69)の構造を有する有機発光素子において、発光層は、化学式1で表されるヘテロ環化合物を単独物質として含んでもよいし、あるいは他の発光物質をさらに含んでもよく、また、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種は、化学式1で表されるヘテロ環化合物を単独物質として含でもよく、あるいは他の発光物質をさらに含んでもよい。
前記有機層のうちの少なくとも1種である正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層は、蒸着法又は湿式工程によって形成されうる。
本明細書において、「湿式工程」とは、所定の物質を所定の溶媒と混合して得た混合物を、所定の基板上に塗布した後、乾燥及び/又は熱処理し、前記所定の溶媒の少なくとも一部を除去することによって、前記基板上に、前記所定の物質を含んだ膜を形成する工程をいう。
例えば、前記有機層は、通常の真空蒸着法によって形成されてもよい。又は、前記ヘテロ環化合物及び溶媒を含んだ混合物を、スピンコーティング法、スプレー法、インクジェットプリンティング法、ディッピング法、キャスティング、グラビアコーティング、バーコーティング、ロールコーティング、ワイヤ・バーコーティング、スクリーン・コーティング、フレキソ・コーティング、オフセット・コーティング、レーザ転写法などを利用し、前記有機層形成領域(例えば、正孔輸送層の上部など)に提供した後、前記混合物を乾燥及び/又は熱処理し、前記溶媒の少なくとも一部を除去することによって、有機層を形成することができる。
一方、ベースフィルムに、前述のような湿式工程を利用して有機層を形成した後、前記有機層形成領域(例えば、正孔輸送層の上部など)に、レーザなどを利用して転写させるようなレーザ転写法も利用することができる。
前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、及び正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1層を含み、前記正孔注入層、正孔輸送層、及び正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1層は、電荷生成物質をさらに含んでもよい。電荷生成物質は、膜の導電性などを向上させる。前記電荷生成物質は、例えば、p型ドーパントでありうる。前記p型ドーパントの非制限的な例としては、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)、及び2,3,5,6−テトラフルオロ−テトラシアノ−1,4−ベンゾキノジメタン(F4TCNQ)のようなキノン誘導体;タングステン酸化物及びモリブデン酸化物のような金属酸化物;及び下記化合物201のようなシアノ基含有化合物などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
前記正孔注入層、前記正孔輸送層、又は前記正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層が、前記電荷生成物質をさらに含む場合、前記電荷生成物質は、前記層内に均一に分散されていてもよいし、あるいは不均一に分布されていてもよく、多様な変形が可能である。
図1は、本発明の一実施形態に係る有機発光素子10の断面図を概略的に図示したものである。以下、図1を参照しつつ、本形態に係る有機発光素子の構造及び製造方法について説明する。
有機発光素子10は、基板11、第1電極12、正孔注入層13、正孔輸送層14、発光層15、電子輸送層16、電子注入層17及び第2電極18がこの順に積層されてなる。
前記基板11としては、一般的な有機発光素子で使われる基板を使用することができるが、機械的強度、熱的安定性、透明性、表面平滑性、取扱い容易性及び防水性に優れるガラス基板又は透明プラスチック基板を使用することが好ましい。
前記第1電極12は、基板上部に、第1電極用物質を、蒸着法又はスパッタリング法などを利用して塗布することによって形成される。前記第1電極12がアノードである場合、正孔注入が容易になるように、第1電極用物質は、仕事関数の大きい物質から選択されうる。前記第1電極12は、反射型電極又は透過型電極でありうる。第1電極用物質としては、透明であって伝導性にすぐれる酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)などを利用することができる。また、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、アルミニウム−リチウム(Al−Li)、カルシウム(Ca)、マグネシウム−インジウム(Mg−In)、マグネシウム−銀(Mg−Ag)などを利用すれば、前記第1電極12を反射型電極とすることもできる。前記第1電極12は、互いに異なる2種の物質を含んでもよい。例えば、前記第1電極12を、互いに異なる2種の物質を含んだ2層構造として形成してもよく、多様な変形例が可能である。
前記第1電極12の上部には、正孔注入層13が積層されている。正孔注入層13は、前記第1電極13の上部に、前述のような真空蒸着法、湿式工程、レーザ転写法のような多様な方法を利用して形成される。
真空蒸着法によって正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性などによって異なるが、例えば、蒸着温度100〜500℃、真空度10−8〜10−3torr、蒸着速度0.01〜100Å/secの範囲内で選択されうる。
湿式工程として、スピンコーティング法によって正孔注入層を形成する場合、そのコーティング条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性によって異なるが、2,000rpm〜5,000rpmのコーティング速度、コーティング後の溶媒除去のための熱処理温度は、80℃〜200℃の温度範囲内で選択されうる。
正孔注入層物質としては、公知の正孔注入材料を使用することができる。例えば、銅フタロシアニンのようなフタロシアニン化合物、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)(下記化学式参照)、4,4’,4”−トリス{N,Nジフェニルアミノ}トリフェニルアミン(TDATA)(下記化学式参照)、4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(2−TNATA)(下記化学式参照)、ポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホン酸(Pani/DBSA)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4−スチレンスルホネート)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/カンファースルホン酸(Pani/CSA)又はポリアニリン/ポリ(4−スチレンスルホネート)(PANI/PSS)などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
前記正孔注入層の厚みは、100Å〜10,000Å、好ましくは、100Å〜1,000Åである。前記正孔注入層の厚みが前述のような範囲内であると、実質的な駆動電圧の上昇なしに、所望の正孔注入特性を得ることができる。
次に、前記正孔注入層13の上部に、真空蒸着法、湿式工程、レーザ転写法などを利用し、正孔輸送層14を形成することができる。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって正孔輸送層14を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層13の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択されうる。
正孔輸送層物質としては、公知の正孔輸送材料を利用することができるが、例えば、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(TPD)(下記化学式参照)、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(NPB)(下記化学式参照)などを利用することができる。
前記正孔輸送層14の厚みは、50Å〜1,000Å、好ましくは、100Å〜800Åである。前記正孔輸送層14の厚みが前述のような範囲内であると、実質的な駆動電圧の上昇なしに、所望の正孔輸送特性を得ることができる。
前記正孔輸送層の上部に、真空蒸着法、湿式工程、レーザ転写法のような方法を利用し、発光層15を形成することができる。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって発光層15を形成する場合、その蒸着条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層13の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択される。
前記発光層15は、前述のような化学式1で表されるヘテロ環化合物を含んでもよい。前記発光層15は、化学式1で表されるヘテロ環化合物以外に、公知のリン光ホスト、蛍光ホスト、リン光ドーパント又は蛍光ドーパントをさらに含んでもよい。前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、リン光ホスト、蛍光ホスト又は蛍光ドーパントとしての役割を担うことができる。
公知のホストとしては、例えば、4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル(CBP)、9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン(ADN;下記化学式参照)、1,3,5−トリス(N−フェニルベンズイミダゾール−2−イル)ベンゼン(TPBI;下記化学式参照)、3−tert−ブチル−9,10−ジ(ナフト−2−イル)アントラセン(TBADN;下記化学式参照)、E3(下記化学式参照)などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
また、赤色ドーパントとして、PtOEP(下記化学式参照)、Ir(piq)(下記化学式参照)BtpIr(acac)(下記化学式参照)などを利用することができるが、これらに限定されるものではない。
また、緑色ドーパントとして、Ir(ppy)(ppy=フェニルピリジン;下記化学式参照)、Ir(ppy)(acac)(下記化学式参照)、Ir(mpyp)(下記化学式参照)などを利用することができるが、これらに限定されるものではない。
また、青色ドーパントとして、FIrpic(下記化学式参照)、(Fppy)Ir(tmd)(下記化学式参照)、Ir(dfppz)(下記化学式参照)、1,4−ビス−(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi;下記化学式参照)、4,4’−ビス(4−ジフェニルアミノスチリル)ビフェニル(DPAVBi;下記化学式参照)、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン(TBPe;下記化学式参照)などを利用することができるが、これらに限定されるものではない。
前記発光層15がホスト及びドーパントを含む場合、ドーパントの含有量は、一般的に、ホスト100重量部を基準として、0.01〜15重量部の範囲内で選択されるが、これに限定されるものではない。
前記発光層15の厚みは、100Å〜1,000Å、好ましくは、200Å〜600Åである。前記発光層15の厚みが前述のような範囲内であると、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優れた発光特性を発揮することができる。
発光層15に、リン光ドーパントが含まれる場合には、三重項励起子又は正孔が、電子輸送層16に拡散する現象を防止するために、前記正孔輸送層16と発光層15との間に、真空蒸着法、湿式工程、レーザ転写法のような方法を利用し、正孔阻止層(HBL;図1には図示せず)を形成することができる。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって正孔阻止層を形成する場合、その条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層13の形成とほぼ同じ条件範囲でありうる。正孔阻止材料としては、公知のものを使用することができ、その例としては、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体又はフェナントロリン誘導体などを挙げることができる。
前記正孔阻止層の厚みは、50Å〜1,000Å、好ましくは、100Å〜300Åである。前記正孔阻止層の厚みが前述のような範囲内であると、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優れた正孔阻止特性を得ることができる。
次に、電子輸送層16を、真空蒸着法、湿式工程、レーザ転写法などの多様な方法を利用して形成する。前記電子輸送層は、前述のような化学式1で表されるヘテロ環化合物を含んでもよい。また、電子輸送層は、公知の電子輸送材料を使用することができ、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)のようなキノリン誘導体、1,2,4−トリアゾール誘導体(TAZ)(下記化学式参照)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−(p−フェニルフェノラート)−アルミニウム(BAlq)(下記化学式参照)、ベリリウムビス(ベンゾキノリン−10−オラート)(BeBq2)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記電子輸送層は、下記のような電子輸送性有機化合物及び金属含有化合物を含んでもよい。電子輸送性有機化合物の非制限的な例としては、9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン(ADN)、及び下記化合物301及び302のようなアントラセン系化合物などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
前記金属含有化合物は、Li錯体を含んでもよい。前記Li錯体の非制限的な例としては、リチウムキノレート(Liq)又は下記化合物101などを挙げることができる。
電子輸送層16の厚みは、100Å〜1,000Å、好ましくは、150Å〜500Åである。前記電子輸送層16の厚みが前述のような範囲内であると、実質的な駆動電圧の上昇なしに、所望の電子輸送特性を得ることができる。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって電子輸送層16を形成する場合、その条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層13の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択されうる。
電子輸送層16の上部に、カソードから電子の注入を容易にする機能を有する物質である電子注入層17が積層されてもよい。前記電子注入層17を形成する材料としては、化学式1で表されるヘテロ環化合物や、LiF、NaCl、CsF、LiO、BaOのような公知の電子注入層形成材料の中から任意の物質を使用することができる。前記電子注入層17の蒸着条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層13の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択されうる。
前記電子注入層17の厚みは、1Å〜100Å、好ましくは3Å〜90Åである。前記電子注入層17の厚みが前述のような範囲内であると、実質的な駆動電圧の上昇なしに、所望の電子注入特性を得ることができる。
前記電子注入層17の上部には、透過型電極である第2電極18が形成される。前記第2電極18は、電子注入電極であるカソードであるが、このとき、前記第2電極を形成する材料としては、仕事関数の小さい、金属、合金、電気伝導性化合物及びそれらの混合物が使用されうる。具体的な例としては、リチウム(Li)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、アルミニウム−リチウム(Al−Li)、カルシウム(Ca)、マグネシウム−インジウム(Mg−In)、マグネシウム−銀(Mg−Ag)などを薄膜状に形成し、透過型電極を得ることができる。一方、前面発光素子を得るために、ITO、IZOを使用して透過型電極を形成してもよく、多様な変形が可能である。
前記有機発光素子は、トランジスタを含んだ平板表示装置に含まれうる。すなわち、本発明の他の一形態によると、ソース、ドレイン、ゲート及び活性層を含んだトランジスタ、並びに前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を有機層に含む有機発光素子を具備し、前記ソース及びドレインのうちの一つと、前記有機発光素子の第1電極とが電気的に連結された平板表示装置が提供される。
前記トランジスタの活性層は、非晶質シリコン層、結晶質シリコン層、有機半導体層、酸化物半導体層などであってもよく、多様な変形が可能である。
以下、本発明のヘテロ環化合物の合成例及び実施例を挙げ、更に本発明の一形態に係る有機発光素子について具体的に説明する。ただし、本発明が、下記の合成例及び実施例に限定されるものではない。
合成例1:化合物3の合成
下記反応式1によって化合物3を合成した。
中間体I−1の合成
2−アミノ−9,9’−ジメチルフルオレン6.27g(30mmol)、2−ブロモ−9,9’−ジメチルフルオレン5.46g(20.0mmol)、Pd(bda) 366mg(0.4mmol)、PtBu 80mg(0.4mmol)及びNaOtBu 2.88g(30mmol)をトルエン60mLに溶かした後、85℃で3時間加熱還流した。反応溶液を常温(25℃、以下同様)に冷やした後、水50mLを添加し、ジエチルエーテル50mLで3回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、溶媒を蒸発させ、得られた残留物をシリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体I−1 6.50g(収率81%)を得た。得られた化合物は、H NMR(nuclear magnetic resonance)及びMass Spectrometry(MS)/fast atom bombardment(FAB)により確認した。
3027N:calc.401.21;found 402.23
H NMR(400MHz、CDCl)δ7.78(dd,2H)、7.56(d,2H)、7.36−7.30(m,2H)、7.14−7.09(m,2H)、7.02(d,2H)、6.94(d,2H)、5.85(s,1H)、1.65(s,12H)。
中間体I−2の合成
中間体I−1 4.01g(10.0mmol)、Pd(OAc) 1.12g(0.5mmol)及びKCO 1.38g(10.0mmol)を酢酸20mLに溶かした後、110℃で24時間加熱還流した。反応溶液を常温に冷やした後、水40mLを徐々に添加し、ジエチルエーテル50mLで3回抽出した。集めれた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、溶媒を蒸発させ、得られた残留物をシリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体I−2 2.68g(収率67%)を得た。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
3025N:calc.399.20;found 400.19
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.58(d,2H)、8.12(s,1H)、7.96(dd,2H)、7.42(s,2H)、7.34−7.21(m,6H)、1.68(s,12H)
化合物3の合成
前記で合成された中間体I−2 2g(5.0mmol)、2,6−ジブロモナフタレンから容易に合成される中間体I−3 1.83g(5.5mmol)、CuI 95.0mg(0.5mmol)、18−Crown−6 66.1mg(0.25mmol)及びKCO 2.07g(15.0mmol)を、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)−ピリミジノン(DMPU)20mLに溶かした後、170℃で12時間加熱還流した。反応溶液を常温に冷やした後、水30mLを添加し、ジエチルエーテル40mLで3回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、溶媒を蒸発させ、得られた残留物をシリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、化合物32.54g(収率78%)を得た。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
5037N:calc.651.29;found 652.31
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.41(s,2H)、8.21(s,1H)、8.18(s,1H)、7.98−7.84(m,9H)、7.72(d,1H)、7.65−7.57(m,2H)、7.53−7.49(m,3H)、7.34−7.20(m,6H)、1.69(s,12H)。
合成例2:化合物20の合成
合成例1と同じ方法で、中間体I−2と、カルバゾールから容易に合成される中間体I−4とを反応させ、化合物20 3.02g(収率75%)を得た。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
6043:calc.805.35;found 806.34
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.46(s,2H)、8.11(d,4H)、7.92(dd,2H)、7.58(s,2H)、7.39−7.34(m,8H)、7.33−7.21(m,13H)、1.68(s,12H)。
合成例3:化合物52の合成
合成例1と同じ方法で、中間体I−2 2当量と、4,4’−ジブロモビフェニル1当量とを反応させ、化合物52 3.08g(収率65%)を得た。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
7256:calc.948.44;found 949.45
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.37(s,4H)、7.89(dd,4H)、7.56−7.52(m,8H)、7.48−7.44(m,4H)、7.32−7.20(m,12H)、1.69(s,24H)。
合成例4:化合物60の合成
中間体I−4の合成
中間体I−1の合成と同じ方法で、2−アミノ−9,9’−ジメチルフルオレンと3−ヨード−9−フェニルカルバゾールとを使用し、中間体I−4 7.48g(収率83%)を得た。得られた化合物は、MS/FABにより確認した。
3326:calc.450.21;found 451.22。
中間体I−5の合成
中間体I−2の合成と同じ方法で、中間体I−1の代わりに中間体I−4を利用し、中間体I−5 2.51g(収率56%)を得た。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
3324:calc.448.19;found 449.22
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.24(s,1H)、8.16(s,1H)、8.15(s,1H)、8.13−8.10(m,2H)、7.95(dd,1H)、7.54−7.51(m,5H)、7.47(s,1H)、7.41−7.38(2H)、7.32−7.20(m,4H)、1.66(s,6H)。
化合物60の合成
化合物3の合成と同じ方法で、中間体I−5と、2−クロロ−4,6−ジフェニルトリアジンから容易に合成される中間体I−6とを使用し、化合物60 2.72g(収率72%)を得た。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
5437:calc.755.30;found 756.32
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.79(d,4H)、8.64(d,2H)、8.42(s,1H)、8.27(s,1H)、8.17(d,1H)、8.05s、1H)、7.88(dd,1H)、7.64−7.59(m,5H)、7.52−7.49(m,5H)、7.42−7.37(m,4H)、7.35−7.23(m,6H)、1.67(s,6H)。
合成例5:化合物68の合成
中間体I−7の合成
中間体I−1の合成と同じ方法で、2−アミノ−9,9’−ジメチルフルオレンと2−ブロモジベンゾフランとを使用し、中間体I−7 6.53g(収率87%)を得た。得られた化合物は、MS/FABにより確認した。
2721NO:calc.375.16;found 376.16。
中間体I−8の合成
中間体I−2の合成と同じ方法で、中間体I−7を使用し、中間体I−8 2.28g(収率61%)を得た。得られた化合物は、H NMRとMS/FABにより確認した。
2719NO:calc.373.15;found 374.16
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.58(s,1H)、8.14(s,1H)、8.10(s,1H)、7.96(dd,1H)、7.91(s,1H)、7.89(dd,1H)、7.76(dd,1H)、7.56(t,1H)、7.37(t,2H)、7.33−7.20(m,3H)、1.65(s,6H)。
化合物68の合成
化合物3の合成と同じ方法で、中間体I−8と2−クロロ−4、6−ジフェニルトリアジンとを使用し、化合物68 1.57g(収率52%)を得た。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
4228O:calc.604.23;found 605.25
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.76(d,4H)、8.44(s,1H)、8.37(s,1H)、8.34(s,1H)、7.89(dd,2H)、7.83(dd,1H)、7.76(s,1H)、7.69−7.64(m,4H)、7.56(t,1H)、7.47−7.38(m,3H)7.32−7.21(m,3H)、1.67(s,6H)。
合成例6:化合物72の合成
中間体I−9の合成
中間体I−1の合成と同じ方法で、2−アミノ−9,9’−ジメチルフルオレンと3−ブロモジベンゾチオフェンとを使用し、中間体I−9 6.49g(収率83%)を得た。得られた化合物は、MS/FABにより確認した。
2721NS:calc.391.14;found 392.14。
中間体I−10の合成
中間体I−2の合成と同じ方法で、中間体I−9を使用し、中間体I−10 2.57g(収率66%)を得た。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
2719NS:calc.389.12;found 390.13
H NMR(400MHz、CDCl)δ9.04(s,1H)、8.21(s,1H)、8.15(s,1H)、8.10(d,1H)、7.95(dd,1H)7.88(s,1H)、7.76(dd,1H)、7.61−7.51(m,2H)、7.37(s,1H)、7.36−7.24(m,3H)、1.64(s,6H)。
化合物72の合成
化合物3の合成と同じ方法で、中間体I−10と中間体I−11とを使用し、化合物72 2.09g(収率54%)を得た。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
5436S:calc.772.27;found 773.36
H NMR(400MHz、CDCl)δ9.15(s,1H)、8.57(s,1H)、8.45(d,4H)、8.38(s,1H)、8.12(dd,1H)、8.01−7.97(m,4H)、7.92(d,1H)、7.77−7.74(m,2H)、7.62−7.49(m,10H)、7.42−7.38(m,2H)、7.33−7.21(m,3H)、1.64(s,6H)。
合成例7:化合物1の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−12を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物1を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
4233N:calc.551.26;found 552.27
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.37(s,2H)、7.93(dd,2H)、7.66−7.60(m,2H)、7.55(s,2H)、7.52−7.38(m,7H)、7.34−7.22(m,6H)、1.67(s,12H)。
合成例8:化合物8の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−13を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物8を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
5439N:calc.701.31;found 702.32
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.43(s,2H)、8.16(dd,2H)、7.92(dd,2H)、7.84(d,1H)、7.72−7.69(m,2H)、7.64(dd,1H)、7.60−7.50(m,4H)、7.46−7.44(m,1H)、7.41(s,2H)、7.38−7.19(m,9H)、6.98(dt(1H)、1.68(s,12H)。
合成例9:化合物13の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−14を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物13を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
6653N:calc.859.42;found 860.40
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.45(s,2H)、7.94(dd,2H)、7.80(dd,2H)、7.74−7.72(m,3H)、7.57−7.50(m,6H)、7.35−7.20(m,10H)、7.15−7.09(m,4H)、1.67(s,12H)、1.59(s,12H)。
合成例10:化合物15の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−15を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物15を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
5141N:calc.667.32;found 668.33
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.37(s,2H)、7.93(dd,2H)、7.81(dd,1H)、7.72(d,1H)、7.56(dd,1H)、7.55(s,2H)、7.47−7.42(m,4H)、7.35−7.19(m,8H)、7.14−7.09(m,2H)、1.68(s,12H)、1.58(s,6H)。
合成例11:化合物18の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−16を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物18を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
4836:calc.640.29;found 641.30
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.35(s,2H)、8.12(dd,2H)、7.93(dd,2H)、7.64−7.60(m,2H)、7.57(s,2H)、7.36−7.21(m,14H)、1.67(s,12H)。
合成例12:化合物19の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−17を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物19を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
5440:calc.716.32;found 717.33
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.35(s,2H)、8.13(dd,2H)、7.92(dd,2H)、7.56−7.51(m,6H)、7.48−7.38(m,4H)、7.35−7.19(m,12H)、1.67(s,12H)。
合成例13:化合物25の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−18を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物25を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
4835NS:calc.657.25;found 658.27
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.36(s,2H)、8.14(dd,1H)、8.10(dd,1H)、8.05(s,1H)、7.93(dd,2H)、7.84(dd,1H)、7.80(d,1H)、7.53(s,2H)、7.50−7.42(m,5H)、7.38(dt,1H)、7.33−7.18(m,6H)、1.66(s,12H)。
合成例14:化合物28の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−19を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物28を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
5844:calc.768.35;found 769.35
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.37(s,2H)、7.93(dd,2H)、7.78(dd,1H)、7.66(d,1H)、7.57−7.37(m,12H)、7.34−7.22(m,6H)、7.13−7.04(m,3H)、6.97−6.93(m,2H)、6.86(dt,1H)、6.74−6.72(m,2H)、1.66(s,12H)。
合成例15:化合物30の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−20を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物30を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
6148:calc.808.38;found 809.36
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.41(s,2H)、8.13(d,1H)、7.92(dd,2H)、7.87(d,1H)、7.68(d,1H)、7.54(s,2H)、7.49−7.39(m,4H)、7.32−7.19(m,8H)、7.11−7.06(m,2H)、6.98(s,1H)、6.92(d,1H)、6.85−6.78(m,2H)、6.73(d,1H)、6.62−6.60(m,2H)、1.67(s,12H)、1.58(s,6H)。
合成例16:化合物32の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−21を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物32を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
54402O:calc.732.31;found 733.33
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.41(s,2H)、7.97(s,1H)、7.92(dd,2H)、7.55−7.53(m,5H)、7.44(dd,1H)、7.33(dt,2H)、7.25−7.20(m,4H)、7.09−7.04(m,4H)、6.97(dd,1H)、6.86(dt,2H)、6.74−6.72(m,4H)、1.68(s,12H)。
合成例17:化合物35の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−22を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物35を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
6047NSi:calc.809.35;found 810.36
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.37(s,2H)、7.92(dd,2H)、7.60−7.57(m,6H)、7.55(s,2H)、7.49−7.42(m,8H)、7.34−7.19(m,15H)、1.67(s,12H)。
合成例18:化合物39の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−23を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物39を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
5138:calc.706.31;found 707.34
H NMR(400MHz、CDCl)δ9.07(s,2H)、8.66−8.64(m,2H)、8.38(s,2H)、8.23−8.20(m,2H)、7.92(dd,2H)、7.65−7.61(m,4H)、7.56(s,2H)、7.49−7.45(m,2H)、7.42−7.38(m,2H)、7.32−7.28(m,2H)、7.25−7.19(m,4H)、1.68(s,12H)。
合成例19:化合物41の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−24を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物41を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
4937:calc.667.30;found 668.30
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.37(s,2H)、7.94−7.90(m,4H)、7.79(dd,1H)、7.66(dd,1H)、7.58−7.54(m,4H)、7.44−7.35(m,5H)、7.32−7.19(m,8H)、1.68(s,12H)。
合成例20:化合物45の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−25を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物45を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
4232:calc.592.26;found 593.27
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.49(d,1H)、8.42(d,1H)、8.37(s,2H)、7.95(s,1H)、7.91(dd,2H)、7.71−7.67(m,2H)、7.57−7.53(m,4H)、7.32−7.19(m,6H)、6.82(dd,1H)、1.67(s,12H)。
合成例21:化合物48の合成
合成例1で、中間体I−3の代わりに、中間体I−26を使用したことを除いて、前記合成例1と同じ方法を利用して化合物48を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
6550:calc.858.40;found 859.42
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.37(s,2H)、7.92(dd,2H)、7.78(dd,1H)、7.56−7.45(m,7H)、7.41−7.19(m,9H)、7.14−7.04(m,6H)、6.89−6.83(m,2H)、6.78(d,1H)、6.72−6.69(m,2H)、1.68(s,12H)1.61(s,6H)。
合成例22:化合物51の合成
合成例3で、4,4’−ジブロモビフェニルの代わりに、1,2−ビス(4−ブロモフェニル)エチンを使用したことを除いて、前記合成例3と同じ方法を利用して化合物51を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
7456:calc.972.44;found 973.43
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.38(s,4H)、7.92(dd,4H)、7.55(s,4H)、7.49−7.45(m,4H)、7.41−7.38(m,4H)、7.32−7.19(m,12H)、1.68(s,24H)。
合成例23:化合物55の合成
合成例3で、4,4’−ジブロモビフェニルの代わりに、2,7−ジブロモ−9,9’−ジメチルフルオレンを使用したことを除いて、前記合成例3と同じ方法を利用して化合物55を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
7560:calc.988.48;found 989.46
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.41(s,4H)、7.92(dd,4H)、7.58(d,2H)、7.54(s,4H)、7.32−7.19(m,14H)、7.00(dd,2H)、1.68(s,24H)、1.60(s,6H)。
合成例24:化合物56の合成
合成例4で、2−アミノ−9,9’−ジメチルフルオレンの代わりに、2−アミノ−9,9’−ジフェニルフルオレンを使用し、中間体I−5と中間体I−6の代わりに、それぞれ中間体I−27と中間体I−28とを使用したことを除いて、前記合成例4と同じ方法を利用して化合物56を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
5938:calc.774.30;found 775.31
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.17−8.15(m,3H)、8.07−8.05(m,2H)、8.00(dd,1H)、7.90−7.84(m,3H)、7.76−7.74(m,1H)、7.62−7.57(m,1H)、7.54−7.48(m,8H)、7.44−7.38(m,5H)、7.27−7.17(m,7H)、7.14−7.06(m,6H)、6.91−6.89(m,1H)。
合成例25:化合物62の合成
合成例4で、中間体I−6の代わりに、中間体I−29を使用したことを除いて、前記合成例4と同じ方法を利用して化合物62を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
5134:calc.674.27;found 675.28
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.42(s,1H)、8.27(s,1H)、8.16(dd,1H)、8.06−8.04(m,2H)、8.00(dd,1H)、7.92−7.87(m,2H)、7.80(dd,1H)、7.74−7.65(m,2H)、7.60(s,1H)、7.56−7.45(m,8H)、7.42−7.36(m,4H)、7.32−7.19(m,4H)、1.67(s,6H)。
合成例26:化合物65の合成
合成例5で、2−クロロ−4,6−ジフェニルトリアジンの代わりに、1−ブロモ−3、5−ジフェニルベンゼンを使用したことを除いて、前記合成例5と同じ方法を利用して化合物65を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
4531NO:calc.601.24;found 602.24
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.38(s,1H)、8.26(s,1H)、8.16(s,1H)、7.92−7.90(m,2H)、7.82(dd,1H)、7.80−7.77(m,4H)、7.57−7.40(m,12H)、7.32−7.19(m,3H)、1.66(s,6H)。
合成例27:化合物67の合成
合成例5で、2−クロロ−4,6−ジフェニルトリアジンの代わりに、9−(4’−ブロモビフェニル−4−イル)カルバゾールを使用したことを除いて、前記合成例5と同じ方法を利用して化合物67を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
5134O:calc.690.27;found 691.29
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.30(s,1H)、8.19(s,1H)、8.14−8.10(m,3H)、7.92−7.90(m,2H)、7.84−7.82(m,1H)、7.58−7.38(m,11H)、7.35−7.19(m,9H)、1.67(s,6H)。
合成例28:化合物78の合成
合成例3で、中間体I−2 2当量の代わりに中間体I−2 1当量を使用し、まず反応させた後、次に中間体I−10 1当量を使用したことを除いて、前記合成例3と同じ方法を利用して化合物78を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
6950S:calc.938.37;found 939.39
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.93(s,1H)、8.36(s,2H)、8.30(s,1H)、8.10(dd,1H)、7.92−7.90(m,3H)、7.81(s,1H)、7.76−7.74(m,1H)、7.61−7.42(m,13H)、7.32−7.19(m,9H)、1.68(s,12H)、1.67(s,6H)。
合成例29:化合物80の合成
合成例28で、中間体I−2及び中間体I−10の代わりに、中間体I−5及び中間体I−8を使用したことを除いて、前記合成例28と同じ方法を利用して化合物80を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
7249O:calc.971.39;found 972.40
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.42(s,1H)、8.30(s,1H)、8.27(s,1H)、8.19−8.14(m,3H)、8.05(s,1H)、7.92−7.90(m,3H)、7.84−7.82(m,1H)、7.60−7.38(m,19H)、7.32−7.19(m,7H)、1.67(s,6H)、1.66(s,6H)。
合成例30:化合物81の合成
合成例28で、中間体I−2の代わりに、中間体I−8を使用したことを除いて、前記合成例28と同じ方法を利用して化合物81を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
6644OS:calc.912.32;found 913.33
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.93(s,1H)、8.31−8.30(m,2H)、8.19(s,1H)、8.14(s,1H)、8.10(dd,1H)、7.92−7.90(m,3H)、7.84−7.74(m,3H)、7.61−7.43(m,14H)、7.32−7.19(m,6H)、1.68(s,6H)、1.67(s,6H)。
合成例31:化合物83の合成
合成例28で、中間体I−10の代わりに、中間体I−8を使用したことを除いて、前記合成例28と同じ方法を利用して化合物83を合成した。得られた化合物は、H NMR及びMS/FABにより確認した。
6950O:calc.922.39;found 923.40
H NMR(400MHz、CDCl)δ8.37(s,2H)、8.30(s,1H)、8.19(s,1H)、8.14(s,1H)、7.92−7.90(m,4H)、7.84−7.82(m,1H)、7.57−7.50(m,8H)、7.48−7.43(m,5H)、7.32−7.19(m,9H)、1.69(s,12H)、1.68(s,6H)。
中間体I−12〜I−29の構造を以下に示す。
実施例1
アノードとして、コーニング社(Corning)の15Ω/cm(1,200Å)ITOガラス基板を50mm×50mm×0.7mmサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水とを使用し、それぞれ5分間超音波洗浄した後、30分間紫外線を照射し、オゾンに露出させて洗浄した後、真空蒸着装置に前記ITOガラス基板を装着した。前記ITOガラスの上部に、4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(2−TNATA)を真空蒸着し、600Å厚の正孔注入層を形成した後、前記正孔注入層の上部に、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)を真空蒸着し、300Å厚の正孔輸送層を形成した。
前記正孔輸送層の上部に、緑色蛍光ホストとして、前記化合物3と緑色リン光ドーパントとしてのIr(ppy)とを、93:7の重量比で同時に蒸着することにより、300Å厚の発光層を形成した。
次に、前記発光層の上部に、Alq3を真空蒸着し、300Å厚の電子輸送層を形成した。前記電子輸送層の上部に、ハロゲン化アルキル金属であるLiFを真空蒸着し、10Å厚の電子注入層を形成した後、Alを3,000Å(カソード電極)厚に真空蒸着してLiF/Al電極を形成することによって、有機発光素子を製造した。
実施例2
発光層の形成時に、化合物3の代わりに、化合物20を使用したことを除いて、前記実施例1と同じ方法を利用して有機発光素子を製造した。
実施例3
発光層の形成時に、化合物3の代わりに、化合物52を使用したことを除いて、前記実施例1と同じ方法を利用して有機発光素子を製造した。
実施例4
発光層の形成時に、化合物3の代わりに、化合物60を使用したことを除いて、前記実施例1と同じ方法を利用して有機発光素子を製造した。
実施例5
発光層の形成時に、化合物3の代わりに、化合物68を使用したことを除いて、前記実施例1と同じ方法を利用して有機発光素子を製造した。
実施例6
発光層の形成時に、化合物3の代わりに、化合物72を使用したことを除いて、前記実施例1と同じ方法を利用して有機発光素子を製造した。
比較例1
発光層の形成時に、リン光ホスト化合物3の代わりに、公知物質である4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル(CBP)と、緑色リン光ドーパントとしてのIr(ppy)とを93:7の重量比で同時に蒸着したことを除いて、前記実施例1と同じ方法を利用して有機発光素子を製造した。
評価例
前記実施例1〜6及び比較例1の有機発光素子に対し、PR650(Spectroscan)Source Measurement Unit.(PhotoResearch社製)を使用し、電流密度、駆動電圧、輝度、発光効率及び発光色を評価し、その結果を下記表1に示した。
前記表1によると、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を有機発光素子の緑色リン光発光層のホスト材料として使用した場合(実施例1〜6)は、公知物質であるCBPを使用した場合(比較例1)に比べ、有機発光素子の電流密度が向上し、かつ輝度が上昇し、また発光効率が大幅に向上した、優れたI−V−L特性を示すことが分かる。
具体的には、実施例1〜6は、比較例1よりも、有機発光素子の電流密度が約20〜90%向上し、輝度が約2〜4倍増加し、効率も約40〜100%向上したという結果が得られた。
これにより、化学式1で表されるヘテロ環化合物を含む発光素子は、電流密度が向上しつつ発光効率が向上し、優れた電気的安定性、高い電荷輸送能及び優れた発光能を有するということが分かる。
以上、本発明について、前記合成例及び実施例を参照しつつ説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本発明に属する技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の形態の実施を行うことが可能である点を理解することができるであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって決まるものである。
10 有機発光素子、
11 基板、
12 第1電極、
13 正孔注入層、
14 正孔輸送層、
15 発光層、
16 電子輸送層、
17 電子注入層、
18 第2電極。

Claims (24)

  1. 下記化学式1で表されるヘテロ環化合物:
    前記化学式1において、
    Xは、Ar又は化学式1Aで表される基:
    であり、
    Arは、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種であり、
    Arは、置換又は非置換のC−C60アリーレン基、置換又は非置換のC−C60アリーレンオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリーレンチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリーレン基、及び、置換又は非置換の二価C−C60縮合多環基のうちの1種であり、
    ,Y,Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、
    a,b,c及びdは互いに独立して、0又は1の整数であり、a+b=1及びc+d=1の関係を満たし、
    ,R,R,R,R,R及びRは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、置換又は非置換のC−C60縮合多環基、及びN(Q)(Q)で表される基のうちの1種であり、前記Q及びQは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種であり、R,R,R,R,R,R及びRのうちの2種以上は、互いに結合し、飽和環又は不飽和環を形成することができる。
  2. 前記化学式1において、Xは、Arであり、
    前記Arが、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のペンタレニル基、置換又は非置換のインデニル基、置換又は非置換のナフチル基、置換又は非置換のアズレニル基、置換又は非置換のヘプタレニル基、置換又は非置換のインダセニル基、置換又は非置換のアセナフチル基、置換又は非置換のフルオレニル基、置換又は非置換のスピロ−フルオレニル基、置換又は非置換のフェナレニル基、置換又は非置換のフェナントレニル基、置換又は非置換のアントリル基、置換又は非置換のフルオランテニル基、置換又は非置換のトリフェニレニル基、置換又は非置換のピレニル基、置換又は非置換のクリセニル基、置換又は非置換のナフタセニル基、置換又は非置換のピセニル基、置換又は非置換のペリレニル基、置換又は非置換のペンタフェニル基、置換又は非置換のヘキサセニル基、置換又は非置換のピロリル基、置換又は非置換のイミダゾリル基、置換又は非置換のベンゾイミダゾリル基、置換又は非置換のフェニルベンゾイミダゾリル基、置換又は非置換のピラゾリル基、置換又は非置換のピリジニル基、置換又は非置換のフェニルピリジニル基、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリジニル基、置換又は非置換のピラジニル基、置換又は非置換のピリミジニル基、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリミジニル基、置換又は非置換のピリダジニル基、置換又は非置換のインドリル基、置換又は非置換のイソインドリル基、置換又は非置換のインダゾリル基、置換又は非置換のプリニル基、置換又は非置換のキノリニル基、置換又は非置換のベンゾキノリニル基、置換又は非置換のフタラジニル基、置換又は非置換のナフチリジニル基、置換又は非置換のキノキサリニル基、置換又は非置換のキナゾリニル基、置換又は非置換のシンノリニル基、置換又は非置換のカルバゾリル基、置換又は非置換のフェナントリジニル基、置換又は非置換のアクリジニル基、置換又は非置換のフェナントロリニル基、置換又は非置換のフェナジニル基、置換又は非置換のフラニル基、置換又は非置換のベンゾフラニル基、置換又は非置換のジベンゾフラニル基、置換又は非置換のチオフェニル基、置換又は非置換のベンゾ[b]チオフェニル基、置換又は非置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は非置換のチアゾリル基、置換又は非置換のイソチアゾリル基、置換又は非置換のベンゾチアゾリル基、置換又は非置換のオキサゾリル基、置換又は非置換のイソオキサゾリル基、置換又は非置換のベンゾオキサゾリル基、置換又は非置換のトリアゾリル基、置換又は非置換のフェニルトリアゾリル基、置換又は非置換のテトラゾリル基、置換又は非置換のオキサジアゾリル基、置換又は非置換のフェニルオキサジアゾリル基、置換又は非置換のトリアジニル基、置換又は非置換のフェニルトリアジニル基、置換又は非置換のジフェニルエチニル基、置換又は非置換のフェニルエチニルフルオレニル基、及び、置換又は非置換のフェニルエチニルナフチル基のうちの1種であることを特徴とする請求項1に記載のヘテロ環化合物。
  3. 前記化学式1において、Xは、Arであり、
    前記Arが、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、置換又は非置換のフルオレニル基、置換又は非置換のフェナントレニル基、置換又は非置換のアントリル基、置換又は非置換のトリフェニレニル基、置換又は非置換のピレニル基、置換又は非置換のイミダゾリル基、置換又は非置換のベンゾイミダゾリル基、置換又は非置換のフェニルベンゾイミダゾリル基、置換又は非置換のピリジニル基、置換又は非置換のフェニルピリジニル基、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリジニル基、置換又は非置換のピリミジニル基、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリミジニル基、置換又は非置換のカルバゾリル基、置換又は非置換のフラニル基、置換又は非置換のベンゾフラニル基、置換又は非置換のジベンゾフラニル基、置換又は非置換のチオフェニル基、置換又は非置換のベンゾ[b]チオフェニル基、置換又は非置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は非置換のトリアゾリル基、置換又は非置換のフェニルトリアゾリル基、置換又は非置換のオキサジアゾリル基、置換又は非置換のフェニルオキサジアゾリル基、置換又は非置換のトリアジニル基、置換又は非置換のフェニルトリアジニル基、ジフェニルエチニル基、フェニルエチニルフルオレニル基、フェニルエチニルナフチル基のうちの1種であることを特徴とする請求項1又は2に記載のヘテロ環化合物。
  4. 前記化学式1において、Xは、Arであり、
    前記Arが、下記化学式4A〜4Xで表される基のうちの1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のヘテロ環化合物:
    前記化学式4A〜4Xにおいて、Z,Z2,及びZは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、置換又は非置換のC−C60縮合多環基、N(Q11)(Q12)で表される基、及びSi(Q13)(Q14)(Q15)で表される基のうちの1種であり、前記Q11〜Q15は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種であり、
    p,q及びrは互いに独立して、1〜5の整数である。
  5. 前記化学式1において、Xは、化学式1Aで表される基であり、
    前記Arが、置換又は非置換のフェニレン基、置換又は非置換のビフェニレン基、置換又は非置換のペンタレニレン基、置換又は非置換のインデニレン基、置換又は非置換のナフチレン基、置換又は非置換のフルオレニレン基、置換又は非置換のスピロ−フルオレニレン基、置換又は非置換のフェナレニレン基、置換又は非置換のフェナントレニレン基、置換又は非置換のアントリレン基、置換又は非置換のフルオランテニレン基、置換又は非置換のトリフェニレニレン基、置換又は非置換のピレニレン基、置換又は非置換のクリセニレン基、置換又は非置換のカルバゾリレン基、及び、置換又は非置換のジフェニルエチニレン基のうちの1種であることを特徴とする請求項1に記載のヘテロ環化合物。
  6. 前記化学式1において、Xは、化学式1Aで表される基であり、
    前記Arが、下記化学式5A〜5Eで表される基のうちの1種であることを特徴とする請求項1又は5に記載のヘテロ環化合物:
    前記化学式5A〜5Eにおいて、Z11,Z12,Z13及びZ14は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、置換又は非置換のC−C60縮合多環基、N(Q11)(Q12)で表される基、及びSi(Q13)(Q14)(Q15)で表される基のうちの1種であり、前記Q11〜Q15は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種であり、
    s及びtは互いに独立して、1〜4の整数である。
  7. 前記R,R,R及びRは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、及び、置換又は非置換のC−C60アリール基のうちの1種であり、
    前記Y,Y,Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、R,R及びRは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、及び、置換又は非置換のC−C60アリール基のうちの1種であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のヘテロ環化合物。
  8. 前記R,R,R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、
    前記Y,Y,Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、及び、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Rは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、及び、置換又は非置換のフルオレニル基のうちの1種であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のヘテロ環化合物。
  9. 下記化学式6で表されることを特徴とする請求項1に記載のヘテロ環化合物:
    前記化学式6において、
    Arは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、置換又は非置換のフルオレニル基、置換又は非置換のフェナントレニル基、置換又は非置換のアントリル基、置換又は非置換のトリフェニレニル基、置換又は非置換のピレニル基、置換又は非置換のイミダゾリル基、置換又は非置換のベンゾイミダゾリル基、置換又は非置換のフェニルベンゾイミダゾリル基、置換又は非置換のピリジニル基、置換又は非置換のフェニルピリジニル基、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリジニル基、置換又は非置換のピリミジニル基、置換又は非置換のフェニルイミダゾピリミジニル基、置換又は非置換のカルバゾリル基、置換又は非置換のフラニル基、置換又は非置換のベンゾフラニル基、置換又は非置換のジベンゾフラニル基、置換又は非置換のチオフェニル基、置換又は非置換のベンゾ[b]チオフェニル基、置換又は非置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は非置換のトリアゾリル基、置換又は非置換のフェニルトリアゾリル基、置換又は非置換のオキサジアゾリル基、置換又は非置換のフェニルオキサジアゾリル基、置換又は非置換のトリアジニル基、置換又は非置換のフェニルトリアジニル基、置換又は非置換のジフェニルエチニル基、置換又は非置換のフェニルエチニルフルオレニル基、置換又は非置換のフェニルエチニルナフチル基のうちの1種であり、
    及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、
    及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、及び、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Rは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、及び、置換又は非置換のフルオレニル基のうちの1種であり、
    a及びbは互いに独立して、0又は1の整数であり、a+b=1の関係を満たす。
  10. 下記化学式7で表されることを特徴とする請求項1又は9に記載のヘテロ環化合物:
    前記化学式7において、
    Arは、下記化学式4A〜4Xで表される基のうちの1種であり、
    前記化学式4A〜4Xにおいて、Z,Z,Z及びZは互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、置換又は非置換のC−C60縮合多環基、N(Q11)(Q12)で表される基、及びSi(Q13)(Q14)(Q15)で表される基のうちの1種であり、前記Q11〜Q15は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種であり、p,q及びrは互いに独立して、1〜5の整数であり、
    及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、及び、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Rは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、及び、置換又は非置換のフルオレニル基のうちの1種であり、
    a及びbは互いに独立して、0又は1の整数であり、a+b=1の関係を満たす。
  11. 下記化学式8で表されることを特徴とする請求項1に記載のヘテロ環化合物:
    前記化学式8において、
    Arは、置換又は非置換のフェニレン基、置換又は非置換のビフェニレン基、置換又は非置換のペンタレニレン基、置換又は非置換のインデニレン基、置換又は非置換のナフチレン基、置換又は非置換のフルオレニレン基、置換又は非置換のスピロ−フルオレニレン基、置換又は非置換のフェナレニレン基、置換又は非置換のフェナントレニレン基、置換又は非置換のアントリレン基、置換又は非置換のフルオランテニレン基、置換又は非置換のトリフェニレニレン基、置換又は非置換のピレニレン基、置換又は非置換のクリセニレン基、置換又は非置換のカルバゾリレン基、及び、置換又は非置換のジフェニルエチニレン基のうちの1種であり、
    ,R,R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、
    ,Y,Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、及び、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Rは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、及び、置換又は非置換のフルオレニル基のうちの1種であり、
    a,b,c及びdは互いに独立して、0又は1の整数であり、a+b=1及びc+d=1の関係を満たす。
  12. 下記化学式9で表されることを特徴とする請求項1又は11に記載のヘテロ環化合物:
    Arは、下記化学式5A〜5Eで表される基のうちの1種であり、
    前記5A〜5Eにおいて、Z11,Z12,Z13及びZ14は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、置換又は非置換のC−C60縮合多環基、N(Q11)(Q12)で表される基、及びSi(Q13)(Q14)(Q15)で表される基のうちの1種であり、前記Q11〜Q15は互いに独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基、シリル基、置換又は非置換のC−C50アルキル基、置換又は非置換のC−C50アルケニル基、置換又は非置換のC−C50アルキニル基、置換又は非置換のC−C50アルコキシ基、置換又は非置換のC−C50シクロアルキル基、置換又は非置換のC−C50シクロアルケニル基、置換又は非置換のC−C60アリール基、置換又は非置換のC−C60アリールオキシ基、置換又は非置換のC−C60アリールチオ基、置換又は非置換のC−C60ヘテロアリール基、及び、置換又は非置換のC−C60縮合多環基のうちの1種であり、s及びtは互いに独立して、1〜4の整数であり、
    ,Y,Y及びYは互いに独立して、CR、NR、O及びSのうちの1種であり、R及びRは互いに独立して、置換又は非置換のメチル基、置換又は非置換のエチル基、置換又は非置換のプロピル基、及び、置換又は非置換のブチル基のうちの1種であり、Rは、置換又は非置換のフェニル基、置換又は非置換のビフェニル基、置換又は非置換のナフチル基、及び、置換又は非置換のフルオレニル基のうちの1種であり、
    a,b,c及びdは互いに独立して、0又は1の整数であり、a+b=1及びc+d=1の関係を満たす。
  13. 下記化合物1〜83のうちの1種であることを特徴とする請求項1に記載のヘテロ環化合物:
  14. 下記反応式1による化合物3の製造方法。
  15. 第1電極と、前記第1電極に対向した第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在する有機層と、を含み、
    前記有機層が、請求項1〜13のいずれか1項に記載のヘテロ環化合物を、単一物質、又は互いに異なる物質との組合せとして含む有機発光素子。
  16. 前記有機層が、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項15に記載の有機発光素子。
  17. 前記有機層が発光層を含み、前記発光層が、前記ヘテロ環化合物を含むことを特徴とする請求項15に記載の有機発光素子。
  18. 前記有機層が発光層を含み、前記発光層は、蛍光ホスト又はリン光ホストを含み、前記蛍光ホスト又はリン光ホストが、前記ヘテロ環化合物を含むことを特徴とする請求項15に記載の有機発光素子。
  19. 前記有機層が発光層を含み、前記発光層は、蛍光ドーパントを含み、前記蛍光ドーパントが前記ヘテロ環化合物を含むことを特徴とする請求項に記載15の有機発光素子。
  20. 前記有機層が、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種を含み、前記電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種が、前記ヘテロ環化合物を含むことを特徴とする請求項15に記載の有機発光素子。
  21. 前記有機層が、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種を含み、前記電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種が、前記ヘテロ環化合物及び金属含有物質を含むことを特徴とする請求項15に記載の有機発光素子。
  22. 前記有機層が、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種;及び赤色発光層、緑色発光層、青色発光層及び白色発光層のうちの少なくとも1種を含む発光層;を含み、
    前記電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種が、前記ヘテロ環化合物を含み、前記発光層が、リン光化合物を含むことを特徴とする請求項15に記載の有機発光素子。
  23. 前記有機層が、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種を含み、前記正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、並びに電子輸送機能及び電子注入機能を同時に有する機能層のうちの少なくとも1種が、湿式工程によって形成されたことを特徴とする請求項15に記載の有機発光素子。
  24. ソース、ドレイン、ゲート及び活性層を含んだトランジスタと、請求項15〜23のいずれか1項に記載の有機発光素子と、を具備し、
    前記ソース及びドレインのうちの一つと、前記有機発光素子の第1電極と、が電気的に連結された平板表示装置。
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