JP2014521604A - 9h−カルバゾール化合物およびそれらを含むエレクトロルミネセンス素子 - Google Patents

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Abstract

本発明は、新規有機ルミネセンス化合物およびそれを含む有機エレクトロルミネセンス素子に関する。本発明に係る化合物は高い発光効率および長い作動寿命を有する。したがって、それらは電力消費を改善する有機エレクトロルミネセンス素子を提供できる。
【選択図】なし

Description

本発明は、新規有機エレクトロルミネセンス化合物およびこれを使用した有機エレクトロルミネセンス素子に関する。
エレクトロルミネセンス(EL)素子は、広い視野角、高いコントラスト比を提供し、より速い応答時間を有するという点で、他の種類のディスプレイ素子より利点を有する、自己発光型素子である。有機EL素子は最初に、発光層を形成する為の材料として、芳香族ジアミン、およびアルミニウム錯体である小分子を使用することにより、Eastman Kodakによって開発された[Appl.Phys.Lett.51,913,1987]。
有機EL素子において発光効率を決定する最も重要な要因は、発光材料である。現在まで、蛍光材料が発光材料として広く使用されている。しかし、エレクトロルミネセンス機構を考慮して、リン光性材料の開発は、理論的に発光効率を4倍に高める最良の方法のうちの一つである。イリジウム(III)錯体は、赤、緑および青の材料としてそれぞれ、ビス(2−(2’−ベンゾチエニル)−ピリジネート−N,C3’)イリジウム(アセチルアセトネート)((acac)Ir(btp))、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy))、およびビス(4,6−ジフルオロフェニルピリジネート−N,C2)ピコリネートイリジウム(Firpic)を含む、リン光性材料として広く知られている。特に、多くのリン光性材料は、最近、日本、欧州、米国にて研究されている。
色純度、発光効率および安定性を改良するために、ドーパントをホスト材料と混合することにより作製された発光材料が使用され得る。ホスト材料/ドーパントシステムにおいて、ホスト材料は、EL素子の効果および性能に大きな影響を与えるので、選択が重要である。4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル(CBP)は、リン光性物質のための最も広く知られているホスト材料である。更に、ホールブロッキング層のために使用されている材料である、バトクプロイン(BCP)およびアルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリネート)(4−フェニルフェノレート)(BAlq)をホスト材料として利用している高性能な有機EL素子をパイオニア(日本)等は開発した。
これらのリン光性ホスト材料は、良好な発光特性を提供するが、それらは以下の欠点を有する:(1)それらの低いガラス転移温度および不十分な熱安定性により、真空中の高温堆積プロセス中に、それらの分解が発生し得る。(2)有機EL素子の電力効率は、[(π/電圧)×電流効率]により与えられ、電力効率は、電圧に反比例するので、電力消費を下げるために、電力効率を上げるべきである。リン光性材料を含む有機EL素子は、蛍光材料を含むものよりも高い電流効率(cd/A)を提供するが、有機EL素子はかなり高い駆動電圧を有する。このように、従来のリン光性材料を使用したEL素子は、電力効率(lm/W)の点では利点を有さない。(3)更には、有機EL素子の動作寿命は短く、発光効率は依然として改良されることを必要とする。
韓国特許番号KR0948700は、有機EL素子のための化合物として、窒素原子を含むヘテロアリール基で置換されたアリールカルバゾール化合物を開示している。しかしながら、それは、カルバゾールの3位における芳香環と縮合されたヘテロシクロアルキル基またはシクロアルキル基で置換され、置換または非置換ヘテロアリールに直接または間接的に結合される、カルバゾール化合物を開示していない。
本発明の目的は、素子に高い発光効率および長い動作寿命時間を与え、適切な色調整を有する有機エレクトロルミネセンス化合物、ならびに発光材料として前記化合物を使用して高い効率および長い寿命時間を有する有機エレクトロルミネセンス素子を提供することである。
本発明者らは、上記の目的が、以下の式1により表される化合物:
Figure 2014521604
(式中、
およびLは各々独立して、単結合、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン基、または置換もしくは非置換(C6−C30)シクロアルキレン基を表し、
およびXは各々独立してCR’またはNを表し、
Yは、−O−、−S−、−CR−または−NR−を表し、
Ar、ArおよびR’は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、または置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基を表し、
〜Rは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル基、置換もしくは非置換5〜7員ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル基、−NR1112、−SiR131415、−SR16、−OR17、シアノ基、ニトロ基、またはヒドロキシル基を表すか、あるいは隣接する置換基(複数も含む)に結合して単環もしくは多環、(C5−C30)脂環式環もしくは芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置換されてもよく、
〜RおよびR11〜R17は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換5〜7員ヘテロシクロアルキル基、または置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル基を表すか、あるいは隣接する置換基(複数も含む)に結合して単環もしくは多環、(C5−C30)脂環式環もしくは芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置換されてもよく、
aおよびcの各々は独立して1〜4の整数を表し、ここで、aまたはcは2以上の整数であり、Rの各々またはRの各々は同じまたは異なり、
bおよびdは各々独立して1〜3の整数を表し、ここで、bまたはdは2以上の整数であり、Rの各々またはRの各々は同じまたは異なり、
ヘテロアリーレン基、ヘテロシクロアルキル基およびヘテロアリール基は、B、N、O、S、P(=O)、SiおよびPから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含有する)
により達成され得ることを見出した。
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス化合物は、高い発光効率および長い動作寿命時間を有する有機エレクトロルミネセンス素子を製造できる。
加えて、本発明に係る化合物は電子を輸送する際に高い発光効率を有するので、素子を製造する場合の結晶化が防がれ得る。さらにその化合物は、良好な層成形性を有し、素子の電流特性を改善する。したがって、それらは、低い駆動電圧および高い電力効率を有する有機エレクトロルミネセンス素子を製造できる。
本明細書以下に本発明を詳細に記載する。しかしながら、以下の詳細は本発明を説明することを目的とし、本発明の範囲を限定することを意図するものでは決してない。
本発明は、上記の式1により表される有機エレクトロルミネセンス化合物および該化合物を含む有機エレクトロルミネセンス素子に関する。
本明細書において、「(C1−C30)アルキル(アルキレン)」とは、1〜30個の炭素原子を有する直鎖または分枝アルキル(アルキレン)を意味し、ここで、炭素原子の数は、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10であり、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチルなどを含む;「(C2−C30)アルケニル」とは、2〜30個の炭素原子を有する直鎖または分枝アルケニルを意味し、ここで、炭素原子の数は、好ましくは2〜20、より好ましくは2〜10であり、ビニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、2−メチルブト−2−エニルなどを含む;「(C2−C30)アルキニル」は、2〜30個の炭素原子を有する直鎖または分枝アルキニルであり、ここで、炭素原子の数は、好ましくは2〜20、より好ましくは2〜10であり、エチニル、1−プロピニル、2−プロピニル、1−ブチニル、2−ブチニル、3−ブチニル、1−メチルペント−2−イニルなどを含む;「(C3−C30)シクロアルキル」は、3〜30個の炭素原子を有する単環または多環炭化水素であり、ここで、炭素原子の数は、好ましくは3〜20、より好ましくは3〜7であり、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどを含む;「(C6−C30)シクロアルキレン」は、6〜30個、好ましくは6〜20個、より好ましくは6〜12個の炭素原子を有するシクロアルキルから水素を除去することにより形成されるものであり;「3員〜7員ヘテロシクロアルキル」は、B、N、O、S、P(=O)、SiおよびP、好ましくはO、SおよびN、ならびに3〜7個の環骨格原子から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を有するシクロアルキルであり、テトラヒドロフラン、ピロリジン、チオラン、テトラヒドロピランなどを含む;「(C6−C30)アリール(アリーレン)」は、6〜30個の炭素原子を有する芳香族炭化水素から誘導される単環または縮合環であり、ここで、炭素原子の数は、好ましくは6〜20、より好ましくは6〜15であり、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、ナフチル、フルオレニル、フェナントレニル、アントラセニル、インデニル、トリフェニレニル、ピレニル、テトラセニル、ペリレニル、クリセニル、ナフタセニル、フルオランセニルなどを含む;「3〜30員ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)」は、B、N、O、S、P(=O)、SiおよびP、ならびに3〜30個の環骨格原子からなる群から選択される少なくとも1個、好ましくは1〜4個のヘテロ原子を有するアリール基であり;単環、または少なくとも1つのベンゼン環で縮合された縮合環であり;好ましくは5〜20、より好ましくは5〜15の環骨格原子を有し;部分的に飽和されてもよく;少なくとも1つのヘテロアリールまたはアリール基を単結合(複数も含む)を介してヘテロアリール基に結合することにより形成されるものであってもよく;フリル、チオフェニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニルなどを含む単環型のヘテロアリール、ならびにベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、イソベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イソインドリル、インドリル、インダゾリル、ベンゾチアジアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、カルボゾリル、フェノキサジニル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリルなどを含む縮合環型のヘテロアリールを含む。さらに、「ハロゲン」はF、Cl、BrおよびIを含む。
本明細書において、「置換または非置換」という用語における「置換」とは、特定の官能基における水素原子が別の原子または基、すなわち置換基と置換されることを意味する。L、L、R’、Ar、Ar、R〜R、R〜RおよびR11〜R17基における置換アルキル基、置換アリール(アリーレン)基、置換ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)基、置換シクロアルキル(シクロアルキレン)基、置換ヘテロシクロアルキル基、および置換アラルキル基の置換基は各々独立して、重水素;ハロゲン;ハロゲンで置換されたまたは置換されていない(C1−C30)アルキル基;(C6−C30)アリール基;(C6−C30)アリールで置換されたまたは置換されていない3〜30員ヘテロアリール基;(C3−C30)シクロアルキル基;5〜7員ヘテロシクロアルキル基;トリ(C1−C30)アルキルシリル基;トリ(C6−C30)アリールシリル基;ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル基;(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル基;(C2−C30)アルケニル基;(C2−C30)アルキニル基;シアノ基;N−カルバゾリル基;ジ(C1−C30)アルキルアミノ基;ジ(C6−C30)アリールアミノ基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールアミノ基;ジ(C6−C30)アリールボロニル基;ジ(C1−C30)アルキルボロニル基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールボロニル基;(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリール基;カルボキシル基;ニトロ基;およびヒドロキシル基からなる群から選択される少なくとも1つである。
上記の式1において、LおよびLは各々独立して、単結合、3〜30員ヘテロアリーレン基、または(C6−C30)アリーレン基を表し、XおよびXは各々独立して、CR’またはNを表し、Yは、−O−、−S−、−CR−または−NR−を表し、Ar、ArおよびR’は各々独立して、水素、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、または3〜30員ヘテロアリール基を表し、R〜Rは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、3〜30員ヘテロアリール基、−NR1112、または−SiR131415を表し、あるいはRは隣接する置換基(複数も含む)に結合して単環または多環、(C5−C30)脂環式環、または芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置換されてもよく、R〜RおよびR11〜R17は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、または3〜30員ヘテロアリール基を表し、LおよびLにおけるアリーレン基およびヘテロアリーレン基、ならびにAr、Ar、R’、R〜R、R〜RおよびR11〜R17におけるアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は各々独立して、重水素、ハロゲン、ハロゲンで置換されたもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、(C6−C30)アリールで置換されたもしくは置換されていない3〜30員ヘテロアリール基、トリ(C1−C30)アルキルシリル基、トリ(C6−C30)アリールシリル基、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル基、(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル基、N−カルバゾイル基、ジ(C1−C30)アルキルアミノ基、ジ(C6−C30)アリールアミノ基、(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールアミノ基ならびに(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリール基からなる群から選択される少なくとも1つで置換されてもよい。
より具体的には、LおよびLは各々独立して、単結合、フェニレン、ビフェニレン、テルフェニレン、インデニレン、フルオレニレン、トリフェニレニレン、ピレニレン、ペリレニレン、クリセニレン、ナフタセニレン、フルオランテニレン、チオフェニレン、ピロリレン、ピラゾリレン、チアゾリレン、オキサゾリレン、オキサジアゾリレン、トリアジニレン、テトラジニレン、トリアゾリレン、フラザニレン、ピリジレン、ベンゾフラニレン、ベンゾチオフェニレン、インドリレン、ベンゾイミダゾリレン、ベンゾチアゾリレン、ベンゾイソチアゾリレン、ベンゾイソオキサゾリレン、ベンゾオキサゾリレン、ベンゾチアジアゾリレン、ジベンゾフラニレンまたはジベンゾチオフェニレンであり;Ar、ARおよびR’は各々独立して、水素、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、n−ヘキシル、n−へプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、トリフルオロメチル、パーフルオロエチル、トリフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、フェニル、ビフェニル、フルオレニル、フルオランテニル、ターフェニル、ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、ペリレニル、ピリジル、ピロリル、フラニル、チオフェニル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、キノリル、トリアジニル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、ジベンゾチオフェニル、ピラゾリル、インドリル、カルバゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、フェナントロリニル、キノキサリニル、またはN−カルバゾリルを表し;R〜Rは各々独立して、水素、重水素、クロロ、フルオロ、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、n−ヘキシル、n−へプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、トリフルオロメチル、パーフルオロエチル、トリフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、フェニル、ナフチル、アントリル、ビフェニル、フルオレニル、フルオランテニル、トリフェニレニル、ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、ペリレニル、ピリジル、ピロリル、フラニル、チオフェニル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、インデニル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、キノリニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、ジベンゾチオフェニル、ピラゾリル、インドリル、カルバゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、フェナントロリニル、N−カルバゾリル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、メチルフェニルアミノ、ジフェニルアミノ、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリプロピルシリル、トリ(t−ブチル)シリル、t−ブチルジメチルシリル、ジメチルフェニルシリル、またはトリフェニルシリルを表し;a〜dは各々独立して1または2、より好ましくは1を表し;Ar、Ar、R’およびR〜Rにおける置換基は各々独立して、重水素、クロロ、フルオロ、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、n−ヘキシル、n−へプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、トリフルオロメチル、パーフルオロエチル、トリフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、フェニル、ナフチル、ビフェニル、9,9−ジメチルフルオレニル、9,9−ジフェニルフルオレニル、フルオランテニル、トリフェニレニル、ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、ペリレニル、ピリジル、ピロリル、フラニル、チオフェニル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ピラジニル、ピリミジニル、ピラジニル、キノリル、トリアジニル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ベンゾチオフェニル、ピラゾリル、インドリル、カルバゾリル、N−カルバゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、フェナントロリニル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、メチルフェニルアミノ、ジフェニルアミノ、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリプロピルシリル、トリ(t−ブチル)シリル、t−ブチルジメチルシリル、ジメチルフェニルシリル、メチルジフェニルシリル、トリフェニルシリル、およびN−フェニルカルバゾリルからなる群から選択される少なくとも1つで置換されてもよい。
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス化合物は以下の化合物:
Figure 2014521604

Figure 2014521604
Figure 2014521604
Figure 2014521604
を含む。
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス化合物は以下の反応スキームに従って調製され得る。
[反応スキーム1]
Figure 2014521604
[反応スキーム2]
Figure 2014521604
(式中、Ar、Ar、L、L、Y、X、X、R〜R、a、b、cおよびdは、上記の式1に定義されている通りであり、Halはハロゲンを表す。)
加えて、本発明は式1の化合物を含む有機エレクトロルミネセンス素子を提供する。本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子は、第1の電極、第2の電極、ならびに前記第1の電極と第2の電極との間に少なくとも1つの有機層を備える。前記有機層は本発明に係る式1の少なくとも1つの化合物を含む。さらに、前記有機層は本発明に係る式1の少なくとも1つの化合物を含む。
第1の電極および第2の電極のうちの1つはアノードであってもよく、他方はカソードであってもよい。前記有機層は発光層を含み、ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層、中間層およびホール遮断層から選択される少なくとも1つの層をさらに含んでもよい。
式1の化合物は発光層およびホール輸送層のうちの少なくとも1つに含まれてもよい。
ホール輸送層において、式1の化合物はホール輸送材料として含まれてもよい。発光層において、式1の化合物はホスト材料として含まれてもよい。好ましくは、発光層は少なくとも1つのドーパントをさらに含んでもよく、必要な場合、発光層は式1の化合物に加えて第2のホスト材料をさらに含んでもよい。
ドーパントとして、少なくとも1つのリン光性ドーパントが好ましい。本発明の有機エレクトロルミネセンス素子に含まれ得るリン光性ドーパントは、限定されないが、好ましくは、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)および白金(Pt)から選択される金属原子の錯体化合物、より好ましくは、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)および白金(Pt)から選択される金属原子のオルト金属化錯体化合物、さらにより好ましくは、オルト金属化イリジウム錯体化合物である。
リン光性ドーパントは好ましくは、以下の式2〜4により表される化合物から選択される。
Figure 2014521604
上記式2〜4において、Lは以下の構造から選択される:
Figure 2014521604
式中、R100は、水素、置換されたもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル基、または置換されたもしくは置換されていない(C3−C30)シクロアルキル基を表し、R101〜R109およびR111〜R127の各々は独立して、水素、重水素、ハロゲン、ハロゲンで置換されたもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル基、置換されたもしくは置換されていない(C3−C30)シクロアルキル基、シアノまたは置換されたもしくは置換されていない(C1−C30)アルコキシ基であり、R201〜R211は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、ハロゲンで置換されたもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル基、または置換されたもしくは置換されていない(C3−C30)シクロアルキル基であり、fおよびgは各々独立して1〜3の整数であり、hは1または2の整数を表し、f〜hの各々は2以上の整数であり、各R100は異なるまたは同じであり、nは1〜3の整数である。
リン光性ドーパント材料は以下を含む:
Figure 2014521604
Figure 2014521604
さらに、有機エレクトロルミネセンス素子は、第1の電極、第2の電極、および第1の電極と第2の電極との間に少なくとも1つの有機層を含む。有機層は、本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子およびリン光性ドーパント材料のための組成物を含む発光層を含む。有機エレクトロルミネセンス素子のための組成物はホスト材料として使用される。
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子はさらに、式1により表される化合物に加えて、アリールアミン系の化合物およびスチリルアリール系の化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含んでもよい。
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子において、有機層はさらに、1族金属、2族金属、第4周期の遷移金属、第5周期の遷移金属、ランタニドおよび周期表のd−遷移元素の有機金属、または前記金属を含む少なくとも1つの錯体化合物からなる群から選択される少なくとも1つの金属を含んでもよい。有機層は発光層および電荷発生層を含んでもよい。
さらに、有機エレクトロルミネセンス素子は、本発明に係る化合物以外に、青色エレクトロルミネセンス化合物、赤色エレクトロルミネセンス化合物または緑色エレクトロルミネセンス化合物を含む少なくとも1つの発光層をさらに含むことにより、白色光を発光できる。さらに、要求に応じて、有機エレクトロルミネセンス素子は、黄色または橙色の発光層を含んでもよい。
好ましくは、本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子において、カルコゲニド層、金属ハロゲン化物層および金属酸化物層から選択される少なくとも1つの層(本明細書以下、「表面層」)が、1つまたは両方の電極の内面(複数も含む)に配置されてもよい。特に、ケイ素またはアルミニウムのカルコゲニド(酸化物を含む)層が、エレクトロルミネセンス媒体層のアノード面に配置され、金属ハロゲン化物層または金属酸化物層が、エレクトロルミネセンス媒体層のカソード面に配置されることが好ましい。このような表面層は有機エレクトロルミネセンス素子のための作動安定性を提供する。好ましくは、前記カルコゲニドは、SiO(1≦X≦2)、AlO(1≦X≦1.5)、SiON、SiAlONなどを含み、前記金属ハロゲン化物は、LiF、MgF、CaF、希土類金属フッ化物などを含み、前記金属酸化物は、CsO、LiO、MgO、SrO、BaO、CaOなどを含む。
好ましくは、本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子において、電子輸送化合物および還元ドーパントの混合領域、あるいはホール輸送化合物および酸化ドーパントの混合領域は、一対の電極の少なくとも1つの表面に配置されてもよい。この場合、電子輸送化合物はアニオンに還元されるので、それは、混合領域からエレクトロルミネセンス媒体まで電子を注入し、輸送することが容易になる。さらに、ホール輸送化合物はカチオンに酸化されるので、それは、混合領域からエレクトロルミネセンス媒体までホールを注入し、輸送することが容易になる。好ましくは、酸化ドーパントは種々のルイス酸およびアクセプター化合物を含み、還元ドーパントはアルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、希土類金属、およびそれらの混合物を含む。還元ドーパント層は、2つ以上のエレクトロルミネセンス層を有し、白色光を発光するエレクトロルミネセンス素子を作製するために電荷発生層として利用されてもよい。
本明細書以下に、有機エレクトロルミネセンス化合物、その化合物の調製方法、および本発明の化合物を含む素子の発光特性を、以下の実施例を参照して詳細に説明する。
実施例1:化合物C−52の調製
Figure 2014521604
化合物1−1の調製
ジベンゾ[b,d]チオフェン−4イルボロン酸(14g、61mmol)、3−ブロモ−9H−カルバゾール(10g、41mmol)を溶解した後、トルエン(200mL)/EtOH(100mL)/蒸留水(100mL)、Pd(PPh(2.3g、2mmol)の混合溶媒中のKCO(19.1g、138mmol)を加えた。反応混合物を120℃で5時間撹拌し、室温に冷やし、EA(800mL)で抽出した。得られた有機層を蒸留水(200mL)で洗浄し、減圧下で蒸留して有機溶媒を除去した。得られた固体をメタノールで洗浄し、濾過し、乾燥させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離し、再結晶化して化合物1−1(10g、71%)を得た。
化合物1−2の調製
ビフェニル−4−イルボロン酸(50g、250mmol)、1,3−ジブロモベンゼン(46mL、380mmol)およびNaCO(66g、630mmol)を、トルエン(700mL)/EtOH(320mL)/蒸留水(320mL)の混合溶媒に溶解した後、Pd(PPhCl(5.6g、8mmol)を加えた。反応混合物を120℃にて5時間撹拌し、室温に冷やし、EA(1.5L)で抽出した。得られた有機層を蒸留水(400mL)で洗浄し、減圧下で蒸留して有機溶媒を除去した。得られた固体をメタノールで洗浄し、濾過し、乾燥させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離し、再結晶化して化合物1−2(28g、56%)を得た。
化合物1−3の調製
化合物1−2(20g、65mmol)をTHF(350mL)に溶解し、n−BuLi(ヘキサン中に2.5M、39mL、97mmol)を−78℃で反応混合物に加えた後、反応混合物を1時間撹拌した。B(OMe)(11mL、97mmol)を反応混合物にゆっくり加えながら、反応混合物を2時間撹拌した。塩化アルミニウム水溶液(50mL)との反応が終了した後、反応混合物をEA(1L)で抽出した。得られた有機層を蒸留水(200mL)で洗浄した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去した。得られた固体を再結晶化により分離して化合物1−3(14g、79%)を得た。
化合物1−4の調製
化合物1−3(14g、51mmol)、2,4−ジクロロピリミジン(11g、77mmol)およびNaCO(13.5g、128mmol)を、トルエン(130mL)/EtOH(65mL)/蒸留水(65mL)の混合溶媒に溶解した後、Pd(PPh(3g、2.6mmol)を加えた。反応混合物を120℃にて5時間撹拌し、室温に冷やし、EA(300mL)で抽出した。得られた有機層を蒸留水(100mL)で洗浄し、減圧下で蒸留して有機溶媒を除去した。得られた固体をメタノールで洗浄し、濾過し、乾燥させ、シリカゲルカラムクロマトグラフィーおよび再結晶化により分離して化合物1−4(8g、46%)を得た。
化合物C−52の調製
化合物1−1(5g、14mmol)をDMF(100mL)に溶解した後、NaH(0.9g、22mmol)をゆっくり加えながら反応混合物を撹拌し、30分間撹拌した。化合物1−4(5.4g、16mmol)をDMF(50mL)に溶解した後、それを反応混合物に加え、4時間撹拌した。30分間撹拌しながら、反応混合物を蒸留水(300mL)に加えた。得られた固体を再結晶化により分離して化合物C−52(2.4g、26%)を得た。
実施例2:化合物C−54の調製
Figure 2014521604
化合物2−1の調製
カルバゾール(25g、149.5mmol)、1,3−ジブロモベンゼン(57mL、448.5mmol)、CuI(14.2g、74.7mmol)、エチレンジアミン(5mL、74.7mmol)およびKPO(95g、448.5mmol)をトルエン(450mL)に溶解した後、反応混合物を環流下で120℃にて24時間撹拌した。反応が終了した後、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物2−1(42g、85%)を得た。
化合物2−2の調製
化合物2−1(42g、130.3mmol)をTHF(500mL)に溶解した後、反応混合物を−78℃に冷却した。10分後、n−BuLi(67mL、169.4mmol、ヘキサン中に2.5M)をゆっくり加え、反応混合物を1時間撹拌した。次いでB(OMe)(23mL、208.5mmol)をゆっくり加え、反応混合物を24時間撹拌した。反応が終了した後、1MのHClを加え、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、MC/ヘキサンで再結晶化して化合物2−2(25g、67%)を得た。
化合物2−3の調製
化合物2−2(8.9g、30.9mmol)、2,4−ジクロロピリミジン(6.9g、46.6mmol)、Pd(PPh(1.8g、1.5mmol)およびNaCO(8.2g、77mmol)をトルエン(120mL)/EtOH(40mL)の混合溶媒に溶解した後、反応混合物を120℃にて24時間撹拌した。次いで、蒸留水をゆっくり加えながら反応が終了した後、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物2−3(7g、63.6%)を得た。
化合物C−54の調製
NaH(674mg、16.8mol)をDMFに溶解した後、溶液を撹拌した。化合物1−1(4.7g、13.5mmol)をDMFに溶解した後、溶液をNaH溶液に加え、1時間撹拌した。化合物2−3(4g、11.2mmol)をDMFに溶解した後、溶液を撹拌した。次いで、化合物1−1の混合溶液を化合物2−3の混合溶液に加え、室温にて24時間撹拌した。反応が完了した後、得られた固体を濾過し、EAで洗浄し、カラムにより濾過して化合物C−54(4g、44%)を得た。
実施例3:化合物C−56の調
Figure 2014521604
化合物3−1の調製
2,4,6−トリクロロピリミジン(10g、54.51mmol)、フェニルボロン酸(16.6g、136.29mmol)、Pd(PPh(3.15g、2.72mmol)、2MのKCO(50mL)、トルエン(100mL)およびEtOH(30mL)を混合した後、反応混合物を減圧下で撹拌した。4時間後、反応混合物を室温に冷やし、蒸留水を加えた。反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物3−1(7g、48%)を得た。
化合物C−56の調製
NaH(875mg、21.8mmol)をDMFに溶解した後、溶液を撹拌した。化合物1−1(5.1g、14.5mmol)をDMFに溶解した後、溶液をNaH溶液に加え、1時間撹拌した。化合物3−1(4.7g、17.5mmol)をDMFに溶解した後、溶液を撹拌した。次いで化合物1−1の混合溶液を化合物3−1の混合溶液に加え、室温にて24時間撹拌した。反応が終了した後、得られた固体を濾過し、EAで洗浄し、カラムにより濾過して化合物C−56(4.5g、53%)を得た。
実施例4:化合物C−63の調製
Figure 2014521604
化合物4−1の調製
化合物1−1(20g、57mmol)、1,3−ジブロモベンゼン(54g、226mmol)、CuI(5g、28mmol)、KPO(36g、169mmol)およびトルエン(280mL)を混合した後、反応混合物を80℃にて10分間撹拌した。エチレンジアミン(3.5mL、51mmol)を加えた後、反応混合物を140℃にて12時間撹拌した。反応が終了した後、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して白色固体、化合物4−1(13g、45%)を得た。
化合物4−2の調製
化合物4−1(13g、25mmol)をTHF(125mL)に溶解した後、n−BuLi(13mL、ヘキサン中に2.25M溶液)を窒素雰囲気下で反応混合物に撹拌しながら加えた。反応混合物を同じ温度で1時間撹拌し、次いでB(OMe)(4.8mL、42mmol)を同じ温度でゆっくり加えた。反応混合物を室温に加温し、12時間撹拌した。反応が終了した後、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、再結晶化して白色固体、化合物4−2(9g、77%)を得た。
化合物4−3の調製
2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン(10.1g、54.51mmol)、フェニルボロン酸(16.6g、136.29mmol)、Pd(PPh(3.15g、2.72mmol)、2MのKCO(50mL)、トルエン(100mL)およびEtOH(30mL)を混合した後、反応混合物を環流下で撹拌した。4時間後、反応混合物を室温に冷却し、蒸留水を加えた。反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物4−3(7g、48%)を得た。
化合物C−63の調製
化合物4−3(4g、15.1mmol)、化合物4−2(8.5g、18.11mmol)、Pd(PPh(872mg、0.755mmol)、NaCO(4.8g、45mmol)、トルエン(76mL)、EtOH(20mL)および蒸留水(20mL)を混合した後、反応混合物を120℃で12時間撹拌した。反応が終了した後、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物C−63(9g、90%)を得た。
実施例5:化合物C−81の調製
Figure 2014521604
化合物5−1の調製
1,3−ジブロモベンゼン(58g、246mmol)、フェニルボロン酸(20g、164mmol)、Pd(PPh(5.6g、4.8mmol)およびNaCO(52g、492mmol)をトルエン(1L)/EtOH(250mL)の混合溶媒に溶解した後、反応混合物を90℃で3時間撹拌した。次いで蒸留水をゆっくり加えながら反応が終了した後、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物5−1(26g、70%)を得た。
化合物5−2の調製
化合物5−1(26g、111mmol)をTHF(500mL)に溶解した後、反応混合物を−78℃に冷却した。10分後、n−BuLi(66.6mL、166.5mmol、ヘキサン中に2.5M)をゆっくり加え、反応混合物を1時間撹拌した。次いでB(OMe)(24.7mL、222mmol)をゆっくり加え、反応混合物を24時間撹拌した。反応が終了した後、1MのHClを加え、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、MC/ヘキサンで再結晶化して化合物5−2(14.3g、65%)を得た。
化合物5−3の調製
化合物5−2(14.3g、72mmol)、1−ヨード−4−ブロモベンゼン(30.6g、108.3mmol)、Pd(PPh(3.3g、2.9mmol)およびNaCO(22.9g、216mmol)をトルエン(500mL)/EtOH(120mL)の混合溶液に溶解した後、反応混合物を120℃にて24時間撹拌した。次いで、蒸留水をゆっくり加えながら反応が終了した後、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物5−3(20g、90%)を得た。
化合物5−4の調製
化合物5−3(25g、80.8mmol)をTHF(610mL)に溶解した後、反応混合物を−78℃に冷却した。10分後、n−BuLi(48.5mL、121.2mmol、ヘキサン中に2.5M)をゆっくり加え、反応混合物を1時間撹拌した。次いで、B(OMe)(18mL、161.7mmol)をゆっくり加え、反応混合物を24時間撹拌した。反応が終了した後、1MのHClを加え、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、MC/ヘキサンで再結晶化して化合物5−4(16g、73%)を得た。
化合物5−5の調製
化合物5−4(16g、58.3mmol)、2,4−ジクロロピリミジン(11.3g、75.8mmol)、Pd(PPh(3.4g、2.91mmol)およびNaCO(15.4g、146mmol)をトルエン(300mL)/EtOH(70mL)の混合溶媒に溶解した後、反応混合物を120℃で24時間撹拌した。次いで、蒸留水をゆっくり加えながら反応が終了した後、反応混合物をEAで抽出した。得られた有機層を無水MgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留して溶媒を除去し、カラムにより濾過して化合物5−5(10g、50%)を得た。
化合物C−81の調製
NaH(875mg、21.8mmol)をDMFに溶解した後、溶液を撹拌した。化合物1−1(5g、14.5mmol)をDMFに溶解した後、溶液をNaH溶液に加え、1時間撹拌した。化合物5−5(6.11g、17.5mmol)をDMFに溶解した後、溶液を撹拌した。次いで、化合物1−1の混合溶液を化合物5−5の混合溶液に加え、24時間撹拌した。反応が終了した後、得られた固体を濾過し、EAで洗浄し、カラムにより濾過して化合物C−81(5g、53%)を得た。
実施例6:化合物C−104の調製
Figure 2014521604
化合物6−1の調製
ジベンゾ[b,d]チオフェン−4イルボロン酸(30g、130mmol)、3−ブロモヨードベンゼン(34mL、260mmol)、NaCO(41g、390mmol)およびPd(PPh(7.5g、6.5mmol)をトルエン(300mL)/EtOH(100mL)/精製水(100mL)の混合溶媒に溶解した後、反応混合物を100℃で3時間撹拌した。反応が終了した後、反応混合物を室温に冷やし、そのまま置いておき、水層を除去した。油層を濃縮し、MCで粉砕し、濾過して化合物6−1(33g、74%)を得た。
化合物6−2の調製
化合物6−1(33g、96mmol)をTHF(650mL)に溶解した後、n−BuLi(ヘキサン中に2.5M、50mL、125mmol)を−78℃で反応混合物に加え、反応混合物を1時間撹拌した。反応混合物にB(Oi−Pr)(35mL、154mmol)をゆっくり加えながら、反応混合物を2時間撹拌した。2MのHClを加えて反応をクエンチした後、反応混合物を蒸留水およびEAで抽出し、MCおよびヘキサンで再結晶化して化合物6−2(22g、76%)を得た。
化合物6−3の調製
化合物6−2(17g、55mmol)、3−ブロモカルバゾール(13mL、55mmol)、KCO(23g、163mmol)およびPd(PPh(3g、2.7mmol)をトルエン(300mL)/EtOH(100mL)/精製水(100mL)の混合溶液に溶解した後、反応混合物を100℃で3時間撹拌した。反応が終了した後、反応混合物を室温に冷やし、そのまま置いておき、水層を除去した。油層を濃縮し、MCで粉砕し、濾過して化合物6−3(14g、62%)を得た。
化合物C−104の調製
化合物6−3(5g、12mmol)および2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(3,2g、12mmol)をDMF(57mL)に懸濁した後、60%のNaH(684mg、17.1mmol)を室温に加え、反応混合物を12時間撹拌した。精製水(1L)を加えた後、反応混合物を減圧下で濾過した。得られた固体をMeOH/EAで粉砕し、MCで溶解し、シリカにより濾過し、MC/n−ヘキサンで粉砕して化合物104(1.7g、22%)を得た。
上記の実施例1〜6から容易に調製できる他の化合物のデータを表1に表す。
Figure 2014521604
実験実施例1:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
本発明に係る化合物を使用してOLED素子を製造した。有機発光ダイオード(OLED)素子(Samsung Corning、Republic of Korea)のためのガラス基板上の透明電極インジウムスズ酸化物(ITO)薄膜(15Ω/sq)を、トリクロロエチレン、アセトン、エタノールおよび蒸留水で連続して超音波洗浄に供し、次いでイソプロパノール中に保存した。次いで、ITO基板を真空蒸着装置の基板ホルダに取り付けた。N,N’−([1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジイル)ビス(N−(ナフタレン−1−イル)−N,N−ジフェニルベンゼン−1,4−ジアミン)を前記真空蒸着装置のセルに導入し、次いで前記装置のチャンバ内の圧力を10〜6torrに制御した。その後、上記の導入した材料を蒸発させるために電流をセルに印加し、それにより、ITO基板上に60nmの厚さを有するホール注入層を形成した。次いで、N,N’−ジ(4−ビフェニル)−N,N’−ジ(4−ビフェニル)−4,4’−ジアミノビフェニルを前記真空蒸着装置の別のセルに導入し、電流をセルに印加することにより蒸発させ、それによりホール注入層上に20nmの厚さを有するホール輸送層を形成させた。その後、化合物C−42をホスト材料として真空蒸着装置の1つのセル内に導入し、化合物D−48をドーパントとして別のセル内に導入した。2つの材料を異なる速度で蒸発させ、15wt%のドーピング量で蒸着させて、ホール輸送層上に30nmの厚さを有する発光層を形成させた。次いで、2−(4−(9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン−2−イル)フェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾ[d]イミダゾールを1つのセル内に導入し、リチウムキノレートを別のセル内に導入した。2つの材料を同じ速度で蒸発させ、50wt%のドーピング量で蒸着させて発光層上に30nmの厚さを有する電子輸送層を形成させた。次いで、電子輸送層上に2nmの厚さを有する電子注入層としてリチウムキノレートを蒸着させた後、150nmの厚さを有するAlカソードを電子注入層上の別の真空蒸着装置により蒸着させた。このように、OLED素子を製造した。OLED素子を製造するために使用した全ての材料を、使用前に10−6torrにて真空昇華により精製した。
製造したOLED素子は、1000cd/mの輝度および4.4Vの駆動電圧で2.17mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
実験実施例2:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−44、およびドーパントとして化合物D−1を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、2030cd/mの輝度および3.1Vの駆動電圧で4.39mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
実験実施例3:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−52、およびドーパントとして化合物D−9を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、1000cd/mの輝度および3.5Vの駆動電圧で2.35mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
実験実施例4:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−54、およびドーパントとして化合物D−1を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、1050cd/mの輝度および3.8Vの駆動電圧で2.21mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
実験実施例5:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−56、およびドーパントとして化合物D−1を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、1510cd/mの輝度および2.7Vの駆動電圧で3.41mA/cmの電流密度を有する橙色の発光を示した。
実験実施例6:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−57、およびドーパントとして化合物D−48を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、2160cd/mの輝度および4.1Vの駆動電圧で5.65mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
実験実施例7:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−59、およびドーパントとして化合物D−48を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、1470cd/mの輝度および3.8Vの駆動電圧で3.56mA/cmの電流密度を有する橙色の発光を示した。
実験実施例8:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−61、およびドーパントとして化合物D−9を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、1130cd/mの輝度および2.7Vの駆動電圧で2.69mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
実験実施例9:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−62、およびドーパントとして化合物D−1を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、890cd/mの輝度および2.6Vの駆動電圧で2.51mA/cmの電流密度を有する橙色の発光を示した。
実験実施例10:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−68、およびドーパントとして化合物D−48を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、1100cd/mの輝度および2.6Vの駆動電圧で3.98mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
実験実施例11:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−81、およびドーパントとして化合物D−1を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、1070cd/mの輝度および3.0Vの駆動電圧で2.60mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
実験実施例12:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−100、およびドーパントとして化合物D−48を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、4210cd/mの輝度および4.9Vの駆動電圧で9.29mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
実験実施例13:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−101、およびドーパントとして化合物D−1を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、3630cd/mの輝度および4.0Vの駆動電圧で9.75mA/cmの電流密度を有する橙色の発光を示した。
実験実施例14:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−102、およびドーパントとして化合物D−1を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、1870cd/mの輝度および3.7Vの駆動電圧で4.00mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
実験実施例15:本発明に係る化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として化合物C−104、およびドーパントとして化合物D−9を使用することを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。製造したOLED素子は、1010cd/mの輝度および2.6Vの駆動電圧で2.42mA/cmの電流密度を有する橙色の発光を示した。
比較実施例1:従来のエレクトロルミネセンス化合物を使用したOLED素子の製造
ホスト材料として4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニルおよびドーパントとしてIr(ppy)を使用することにより30nmの厚さを有する発光層をホール輸送層上に蒸着させたこと、ならびにアルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリナト)−4−フェニルフェノレートを使用することにより10nmの厚さを有するホール遮断層を蒸着させたことを除いて、実施例1と同じ方法でOLED素子を製造した。
製造したOLED素子は、1000cd/mの輝度および4.8Vの駆動電圧で2.89mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
本発明の有機エレクトロルミネセンス化合物は従来の材料より優れた発光特性を有する。さらに、緑色または橙色の発光ホスト材料として本発明に係る化合物を使用した素子は、優れた発光特徴だけでなく、駆動電圧を減少させることにより電力効率の増加も誘導する。

Claims (6)

  1. 以下の式1により表される化合物:
    Figure 2014521604
    (式中、
    およびLは各々独立して、単結合、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン基、または置換もしくは非置換(C6−C30)シクロアルキレン基を表し、
    およびXは各々独立してCR’またはNを表し、
    Yは−O−、−S−、−CR−または−NR−を表し、
    Ar、ArおよびR’は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、または置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基を表し、
    〜Rは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル基、置換もしくは非置換5〜7員ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル基、−NR1112、−SiR131415、−SR16、−OR17、シアノ基、ニトロ基、またはヒドロキシル基を表すか、あるいは隣接する置換基(複数も含む)に結合して単環もしくは多環、(C5−C30)脂環式環もしくは芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置換されてもよく、
    〜RおよびR11〜R17は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル基、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール基、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換5〜7員ヘテロシクロアルキル基、または置換もしくは非置換(C3〜C30)シクロアルキル基を表すか、あるいは隣接する置換基(複数も含む)に結合して単環もしくは多環、(C5−C30)脂環式環もしくは芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置換されてもよく、
    aおよびcの各々は独立して1〜4の整数を表し、ここで、aまたはcは2以上の整数であり、Rの各々またはRの各々は同じまたは異なり、
    bおよびdは各々独立して1〜3の整数を表し、ここで、bまたはdは2以上の整数であり、Rの各々またはRの各々は同じまたは異なり、
    ヘテロアリーレン基、ヘテロシクロアルキル基およびヘテロアリール基は、B、N、O、S、P(=O)、SiおよびPから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含有する)。
  2. 、L、R’、Ar、Ar、R〜R、R〜RおよびR11〜R17基における置換アルキル基、置換アリール(アリーレン)基、置換ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)基、置換シクロアルキル(シクロアルキレン)基、置換ヘテロシクロアルキル基、および置換アラルキル基の置換基が各々独立して、重水素;ハロゲン;ハロゲンで置換されたまたは置換されていない(C1−C30)アルキル基;(C6−C30)アリール基;(C6−C30)アリールで置換されたまたは置換されていない3〜30員ヘテロアリール基;(C3−C30)シクロアルキル基;5〜7員ヘテロシクロアルキル基;トリ(C1−C30)アルキルシリル基;トリ(C6−C30)アリールシリル基;ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル基;(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル基;(C2−C30)アルケニル基;(C2−C30)アルキニル基;シアノ基;N−カルバゾリル基;ジ(C1−C30)アルキルアミノ基;ジ(C6−C30)アリールアミノ基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールアミノ基;ジ(C6−C30)アリールボロニル基;ジ(C1−C30)アルキルボロニル基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールボロニル基;(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル基;(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリール基;カルボキシル基;ニトロ基;およびヒドロキシル基からなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の化合物。
  3. およびLは各々独立して、単結合、3〜30員ヘテロアリーレン基、または(C6−C30)アリーレン基を表し、
    およびXは各々独立して、CR’またはNを表し、
    Yは、−O−、−S−、−CR−または−NR−を表し、
    Ar、ArおよびR’は各々独立して、水素、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、または3〜30員ヘテロアリール基を表し、
    〜Rは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、3〜30員ヘテロアリール基、−NR1112、または−SiR131415を表し、あるいはRは隣接する置換基(複数も含む)に結合して単環または多環、(C5−C30)脂環式環、または芳香環を形成し、その炭素原子(複数も含む)は、窒素、酸素および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置換されてもよく、
    〜RおよびR11〜R17は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、または3〜30員ヘテロアリール基を表し、
    およびLにおけるアリーレン基およびヘテロアリーレン基、ならびにAr、Ar、R’、R〜R、R〜RおよびR11〜R17におけるアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は各々独立して、重水素、ハロゲン、ハロゲンで置換されたもしくは置換されていない(C1−C30)アルキル基、(C6−C30)アリール基、(C6−C30)アリールで置換されたもしくは置換されていない3〜30員ヘテロアリール基、トリ(C1−C30)アルキルシリル基、トリ(C6−C30)アリールシリル基、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル基、(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル基、N−カルバゾイル基、ジ(C1−C30)アルキルアミノ基、ジ(C6−C30)アリールアミノ基、(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールアミノ基ならびに(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリール基からなる群から選択される少なくとも1つで置換されてもよい、請求項1に記載の化合物。
  4. およびLは各々独立して、単結合、フェニレン、ビフェニレン、テルフェニレン、インデニレン、フルオレニレン、トリフェニレニレン、ピレニレン、ペリレニレン、クリセニレン、ナフタセニレン、フルオランテニレン、チオフェニレン、ピロリレン、ピラゾリレン、チアゾリレン、オキサゾリレン、オキサジアゾリレン、トリアジニレン、テトラジニレン、トリアゾリレン、フラザニレン、ピリジレン、ベンゾフラニレン、ベンゾチオフェニレン、インドリレン、ベンゾイミダゾリレン、ベンゾチアゾリレン、ベンゾイソチアゾリレン、ベンゾイソオキサゾリレン、ベンゾオキサゾリレン、ベンゾチアジアゾリレン、ジベンゾフラニレンまたはジベンゾチオフェニレンを表し;
    Ar、ArおよびR’は各々独立して、水素、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、n−ヘキシル、n−へプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、トリフルオロメチル、パーフルオロエチル、トリフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、フェニル、ビフェニル、フルオレニル、フルオランテニル、ターフェニル、ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、ペリレニル、ピリジル、ピロリル、フラニル、チオフェニル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、キノリル、トリアジニル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、ジベンゾチオフェニル、ピラゾリル、インドリル、カルバゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、フェナントロリニル、キノキサリニル、またはN−カルバゾリルを表し;
    〜Rは各々独立して、水素、重水素、クロロ、フルオロ、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、n−ヘキシル、n−へプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、トリフルオロメチル、パーフルオロエチル、トリフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、フェニル、ナフチル、アントリル、ビフェニル、フルオレニル、フルオランテニル、トリフェニレニル、ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、ペリレニル、ピリジル、ピロリル、フラニル、チオフェニル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、インデニル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、キノリニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、ジベンゾチオフェニル、ピラゾリル、インドリル、カルバゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、フェナントロリニル、N−カルバゾリル、ジメチルアミノ、メチルフェニルアミノ、ジフェニルアミノ、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリプロピルシリル、トリ(t−ブチル)シリル、t−ブチルジメチルシリル、ジメチルフェニルシリル、またはトリフェニルシリルを表し;
    a〜dは各々独立して1または2を表し、
    Ar、Ar、R’およびR〜Rにおける置換基は各々独立して、重水素、クロロ、フルオロ、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、i−ペンチル、n−ヘキシル、n−へプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n−ノニル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、トリフルオロメチル、パーフルオロエチル、トリフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、フェニル、ナフチル、ビフェニル、9,9−ジメチルフルオレニル、9,9−ジフェニルフルオレニル、フルオランテニル、トリフェニレニル、ピレニル、クリセニル、ナフタセニル、ペリレニル、ピリジル、ピロリル、フラニル、チオフェニル、イミダゾリル、ベンゾイミダゾリル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、キノリル、トリアジニル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ベンゾチオフェニル、ピラゾリル、インドリル、カルバゾリル、N−カルバゾリル、チアゾリル、オキサゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、フェナントロリニル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、メチルフェニルアミノ、ジフェニルアミノ、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリプロピルシリル、トリ(t−ブチル)シリル、t−ブチルジメチルシリル、ジメチルフェニルシリル、メチルジフェニルシリル、トリフェニルシリル、およびN−フェニルカルバゾリルからなる群から選択される少なくとも1つで置換されてもよい、請求項1に記載の化合物。
  5. 式1により表される化合物が、
    Figure 2014521604
    Figure 2014521604
    Figure 2014521604
    Figure 2014521604
    からなる群から選択される、請求項1に記載の化合物。
  6. 請求項1に記載の化合物を含む有機エレクトロルミネセンス素子。
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