JP2015111717A - エレクトロルミネセント化合物を用いたエレクトロルミネセント素子 - Google Patents

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Hyuck Joo Kwon
キム,ボン・ゴク
Bong Ok Kim
キム,ソン・ミン
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ユーン,スン・スー
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Abstract

【課題】第1の電極と、第2の電極と、第1の電極と第2の電極との間に設けられる1層以上の有機物層とからなるエレクトロルミネセント素子において、有機物層に2価または3価金属錯体をホスト材料として、多様な発光ドーパントを含むエレクトロルミネセント素子を提供する。【解決手段】第1の電極と、第2の電極と、第1の電極と第2の電極との間に設けられる1層以上の有機物層とからなるエレクトロルミネセント素子において、有機物層は、下記の有機エレクトロルミネセント化合物をホスト材料として1以上含む。【選択図】なし

Description

本発明は、エレクトロルミネセント化合物(electroluminescent compound)を含有するエレクトロルミネセント素子(electroluminescent device)に関する。
表示素子の中、エレクトロルミネセント素子(electroluminescence device: EL device)は、自己発光型表示素子であって、LCDに比べ、視野角が広くてコントラストに優れるだけではなく、応答速度が速いという長所を有している。
EL素子は、発光層(emitting layer)形成用材料及び発光メカニズムによって、無機EL素子と有機EL素子とに分けられる。この中、有機EL素子は、無機EL素子に比べ、発光効率、色純度及び駆動電圧の側面で非常に有利な長所を有しており、フルカラーディスプレイの具現が容易であるという長所を有している。
一方、1987年Eastman Kodak社では、発光層形成用材料として、低分子の芳香族ジアミンとアルミニウム錯体を利用している有機EL素子を最初に開発した[Appl.Phys. Lett. 51, 913, 1987]。
発光材料は、機能的な側面で、ホスト材料とドーパント材料とに分けられるが、一般に、EL特性に最も優れる素子構造としては、ホストにドーパントをドーピングして発光層を形成すると知られている。最近、高効率、長寿命の有機EL素子の開発が切実に求められているが、特に、中大型OLEDパネルで求められているEL特性水準を考慮すると、既存の発光材料に比べ、非常に優れた材料の開発が切実である。このために、固体状態の溶媒及びエネルギー伝達子役割をするホスト物質の好ましい特性は、純度が高く、真空蒸着ができるように適当な分子量を有する必要がある。また、ガラス転移温度と熱分解温度が高くて熱的安定性を確保し、長寿命化のために、高い電気化学的安定性が要求されて、無定形薄膜が形成しやすく、隣接する他の層の材料とは、接着力はよいが、層間移動があってはならない。
OLEDにおいて、発光効率を決定する最も重要な要因として作用する発光材料としては、現在まで蛍光材料が広く使用されているが、エレクトロルミネセントのメカニズム上、燐光材料の開発は、理論的に4倍まで発光効率を改善できる最もよい方法と公知されている。
現在まで、イリジウム(III)錯体系列の燐光発光材料として、各RGB別には、(acac)Ir(btp)、Ir(ppy)及びFirpicなどの材料が知られており、近来、韓国、日本、欧米で数多い燐光材料が研究されており、より改善された燐光材料が発表されると期待される。
Figure 2015111717
燐光発光材料のホスト材料としては、現在まで4,4’−N,N’−dicarbazole−biphenyl(CBP)が最も広く知られており、BCP及びBAlqなどの正孔遮断層を適用した高効率のOLEDが開発されている。また、日本の東北パイオニアなどでは、BAlq (Bis(2−methyl−8−quinolinato)(p−phenylphenolato)aluminum(III))及びその誘導体を燐光発光材料のホストとして利用し、高性能のOLEDを開発した。
Figure 2015111717
しかしながら、既存の材料は、発光特性の側面では有利な点があるが、ガラス転移温度が低く、熱的安定性が非常によくないため、真空下で高温蒸着工程を経る時、物質が変わるなどの短所を有している。OLEDにおいて、電力効率=(π/電圧)×電流効率であるため、電力効率は電圧に反比例するが、OLEDの消費電力を低減するためには、電力効率が高くなければならない。実際、燐光発光材料を使用したOLEDは、蛍光発光材料を使用したOLEDに比べ、電流効率(cd/A)が非常に高いが、燐光発光材料のホストとしてBAlqやCBPなどの従来の材料を使用する場合、蛍光材料を使用したOLEDに比べ、駆動電圧が高くて、電力効率(lm/w)の面で大きな利点がなかった。
一般的な有機発光素子(有機エレクトロルミネセント素子)は、陽極/有機発光層(organic EL layer)/陰極構成の積層型を基本とし、これに正孔注入輸送層及び電子注入層を適宜設けたもの、例えば、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/陰極;陽極/正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子注入層/陰極;及び陽極/正孔注入層/正孔輸送層/有機発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極;などの構造が知られている。
この積層型素子の電子注入層や電子輸送層などに利用する有機化合物としては、様々なものが使用できる。トリス(8−キノリノレート)アルミニウム(Alq)で代表される軽金属錯体や、オキサジアゾール(oxadiazole)、トリアゾール(triazole)、ベンズイミダゾール(benzimidazole)、ベンゾオキサゾール(benzoxazole)、ベンゾチアゾール(benzothiazole)などが挙げられるが、発光輝度、耐久性などの面で十分満足する化合物は得られていない。その中、安定性に優れ、電子親和度の大きいAlqが最もよいと報告されたが、青色発光素子に使用する場合、エキシトンの拡散(exciton diffusion)による発光のため、色純度が劣る短所がある。
このように、エレクトロルミネセント素子の実用化のための最近の進歩は著しくて、その特徴は、低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、薄形のディバイスを得ることであり、より長寿命、高効率の素子のためには、低消費電力が必須的である。
Appl.Phys. Lett. 51, 913, 1987
本発明の目的は、第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極と第2の電極との間に設けられる1層以上の有機物層とからなるエレクトロルミネセント素子において、前記有機物層に2価または3価金属錯体をホスト材料として、多様な発光ドーパントを含むエレクトロルミネセント素子を提供することである。
また、本発明の他の目的は、優れた発光効率、優れた色純度、低い駆動電圧及び良好な駆動寿命を有するエレクトロルミネセント素子を提供することである。
本発明は、エレクトロルミネセント素子に関し、さらに詳細には、本発明によるエレクトロルミネセント素子は、第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極と第2の電極との間に設けられる1層以上の有機物層とからなるエレクトロルミネセント素子であって、前記有機物層は、下記化学式1の有機エレクトロルミネセント化合物をホスト材料として一つ以上含むことを特徴とする。
Figure 2015111717
(式中、リガンドL及びLは、互いに独立して、下記構造から選ばれ、
Figure 2015111717
Mは、2価または3価金属であり、
Mが2価金属である場合、yは0であり、Mが3価金属である場合、yは1であり、
Qは、(C6−C60)アリールオキシまたはトリ(C6−C60)アリールシリルであり、前記Qのアリールオキシ及びトリアリールシリルは、(C1−C60)アルキルまたは(C6−C60)アリールによりさらに置換されていてもよく、
Xは、O、SまたはSeであり、
A環及びB環は、互いに独立して、5員または6員のヘテロ芳香族環であるか、(C6−C60)芳香族環が縮合された5員または6員のヘテロ芳香族環であり、前記A環は、Rと化学結合を成して縮合環を形成することができ、前記A環及びB環は、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、ハロゲン置換(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノ及びジ(C6−C30)アリールアミノから選択される一つ以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
〜Rは、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、ハロゲン置換(C1−C60)アルキル、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、ジ(C1−C30)アルキルアミノまたはジ(C6−C30)アリールアミノであるか、またはR〜Rはそれぞれが隣接した置換基とアルキレンまたはアルケニレンによって結合され、縮合環を形成していてもよく、
前記A環もしくはB環に置換されるアリールもしくはヘテロアリール、またはR〜Rのアリール、ヘテロアリールまたは隣接した置換基とアルキレンもしくはアルケニレンにより結合して形成された縮合環は、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、シアノ、ハロゲン置換(C1−C60)アルキル、(C3−C60)シクロアルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノ及びジ(C6−C30)アリールアミノからなる群から選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよい)。
OLED素子の断面図である。
図面によれば、図1はガラス1、透明電極2、正孔注入層3、正孔伝達層4、発光層(Electroluminescent layer)5、電子伝達層6、電子注入層7、及びAl陰極8を示す。
本発明の‘アルキル’または‘アルコキシ’は、直鎖及び分岐鎖アルキル基またはアルコキシ基の全てを含む。
前記へテロ芳香族環は、1以上のN、OまたはS原子を含有する5員または6員の芳香族環であって、例えば、ピロール、ピラゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジンまたはピリダジンなどがある。また、(C6−C30)芳香族環が縮合された5員乃至6員のヘテロ芳香族環の具体的な例としては、インダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、フタラジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、カルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、キノリンまたはイソキノリンなどがある。A環は、好ましくは、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ピリジンまたはキノリンから選択される。
前記リガンドL及びLは、互いに独立して、下記構造から選択される。
Figure 2015111717
(X、R、R、R及びRは、前記請求項1における定義と同様であり、
Yは、O、SまたはNR24であり、
11〜R23は、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、ハロゲン置換された(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノまたはジ(C6−C30)アリールアミノであって、R13〜R16及びR17〜R20は、互いに隣接した置換基とアルキレンまたはアルケニレンにより結合し、縮合環を形成することができ、前記縮合環は、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、シアノ、ハロゲン置換(C1−C60)アルキル、(C3−C60)シクロアルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノ及びジ(C6−C30)アリールアミノからなる群から選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
24は、(C1−C60)アルキルまたは(C6−C60)アリールであり、
前記R11〜R24のアリールまたはヘテロアリールは、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、シアノ、ハロゲン置換された(C1−C60)アルキル、(C3−C60)シクロアルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノ及びジ(C6−C30)アリールアミノからなる群から選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよい)。
前記リガンドL及びLは、互いに独立して、下記構造から選択できる。
Figure 2015111717
(Xは、前記請求項1における定義と同義であり、
〜Rは、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、ハロゲンが置換された(C1−C60)アルキル、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C60)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、ジ(C1−C30)アルキルアミノまたはジ(C6−C30)アリールアミノであり、
11〜R23は、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、ハロゲン置換された(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノまたはジ(C6−C30)アリールアミノであり、
24は、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、または(C4−C60)ヘテロアリールであり、
25〜R32は、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、シアノ、ハロゲン置換された(C1−C60)アルキル、(C3−C60)シクロアルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノまたはジ(C6−C30)アリールアミノであり、
前記R〜R、R11〜R23、R24、及びR25〜R32のアリールまたはヘテロアリールは、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、シアノ、ハロゲン置換(C1−C60)アルキル、(C3−C60)シクロアルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノ及びジ(C6−C30)アリールアミノからなる群から選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
前記アルキルは、直鎖または分岐鎖のアルキルを含む。)
前記化学式1において、Mは、Be、Zn、Mg、Cu及びNiからなる群から選択される2価金属、またはAl、Ga、In及びBからなる群から選択される3価金属であり、Qは、下記構造から選択される。
Figure 2015111717
前記化学式1において、Mが2価金属である場合の化合物は、具体的に下記化合物で例示できるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
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Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
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Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
(Xは、O、SまたはSeであり、Mは、Be、Zn、Mg、CuまたはNiであって、
〜Rは、互いに独立して、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−ヘプチル、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、フルオル、クロロ、トリフルオロメチル、ペルフルオロエチル、トリフルオロエチル、ペルフルオロプロピル、ペルフルオロブチル、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、トリフェニルシリル、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フルオレニル、ピリジル、キノリル、フラニル、チオフェニル、チアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、またはジフェニルアミノであり、
11〜R23は、、互いに独立して、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−ヘプチル、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、フルオル、クロロ、トリフルオロメチル、ペルフルオロエチル、トリフルオロエチル、ペルフルオロプロピル、ペルフルオロブチル、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、トリフェニルシリル、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フルオレニル、ピリジル、キノリル、フラニル、チオフェニル、チアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、またはジフェニルアミノであり、
24は、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−ヘプチル、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、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、またはフルオレニルであり、
25〜R32は、互いに独立して、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−ヘプチル、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、フルオル、クロロ、シアノ、トリフルオロメチル、ペルフルオロエチル、トリフルオロエチル、ペルフルオロプロピル、ペルフルオロブチル、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、シクロヘプチル、シクロオクチル、メトキシ、エトキシ、ブトキシ、ヘキシルオキシ、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フルオレニル、ピリジル、キノリル、フラニル、チオフェニル、チアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、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、トリフェニルシリル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、またはジフェニルアミノであり、
前記R〜R、R11〜R23、R24、及びR25〜R32のフェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フルオレニル、ピリジル、キノリル、フラニル、チオフェニル、チアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、及びベンゾオキサゾリルは、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−ヘプチル、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、フルオル、クロロ、シアノ、トリフルオロメチル、ペルフルオロエチル、トリフルオロエチル、ペルフルオロプロピル、ペルフルオロブチル、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、シクロヘプチル、シクロオクチル、メトキシ、エトキシ、ブトキシ、ヘキシルオキシ、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フルオレニル、ピリジル、キノリル、フラニル、チオフェニル、チアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、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、トリフェニルシリル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、またはジフェニルアミノから選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよい)。
前記化学式1において、Mが3価金属である場合の化合物は、具体的に下記化合物で例示できるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
(Xは、O、SまたはSeであり、Mは、Al、Ga、InまたはBであり、Qは、(C6−C60)アリールオキシまたはトリ(C6−C60)アリールシリルであり、前記Qのアリールオキシ及びトリアリールシリルは、(C1−C60)アルキルまたは(C6−C60)アリールによりさらに置換されていてもよく、
〜Rは、互いに独立して、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−ヘプチル、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、フルオル、クロロ、トリフルオロメチル、ペルフルオロエチル、トリフルオロエチル、ペルフルオロプロピル、ペルフルオロブチル、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、トリフェニルシリル、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フルオレニル、ピリジル、キノリル、フラニル、チオフェニル、チアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、またはジフェニルアミノであり、
11〜R23は、、互いに独立して、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−ヘプチル、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、フルオル、クロロ、トリフルオロメチル、ペルフルオロエチル、トリフルオロエチル、ペルフルオロプロピル、ペルフルオロブチル、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、トリフェニルシリル、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フルオレニル、ピリジル、キノリル、フラニル、チオフェニル、チアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、またはジフェニルアミノであり、
24は、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−ヘプチル、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、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、またはフルオレニルであって、
25〜R32は、、互いに独立して、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−ヘプチル、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、フルオル、クロロ、シアノ、トリフルオロメチル、ペルフルオロエチル、トリフルオロエチル、ペルフルオロプロピル、ペルフルオロブチル、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、シクロヘプチル、シクロオクチル、メトキシ、エトキシ、ブトキシ、ヘキシルオキシ、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フルオレニル、ピリジル、キノリル、フラニル、チオフェニル、チアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、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、トリフェニルシリル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、またはジフェニルアミノであり、
前記R〜R、R11〜R23、R24、及びR25〜R32のフェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フルオレニル、ピリジル、キノリル、フラニル、チオフェニル、チアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、及びベンゾオキサゾリルは、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−ヘプチル、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、フルオル、クロロ、シアノ、トリフルオロメチル、ペルフルオロエチル、トリフルオロエチル、ペルフルオロプロピル、ペルフルオロブチル、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、シクロヘプチル、シクロオクチル、メトキシ、エトキシ、ブトキシ、ヘキシルオキシ、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フルオレニル、ピリジル、キノリル、フラニル、チオフェニル、チアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾオキサゾリル、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、トリフェニルシリル、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、またはジフェニルアミノから選択される1以上の置換基によりさらに置換されていちもよい)。
前記化学式1の化合物は、好ましくは下記化合物から選択されるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
本発明によるエレクトロルミネセント素子は、前記有機物層が発光領域を含み、前記発光領域は、前記化学式1の1以上のエレクトロルミネセント化合物を発光ホストとして、1以上の発光ドーパントを1〜20重量%含むことを特徴とし、本発明のエレクトロルミネセント素子に適用される発光ドーパントは、特に制限はないが、下記化学式2で表される化合物で例示できる。
Figure 2015111717
ここで、Mは、周期表の7族、8族、9族、10族、11族、13族、14族、15族及び16族からなる群から選択され、前記リガンドL、L及びLは、互いに独立して、下記構造から選択される。
Figure 2015111717
(R61〜R63は、互いに独立して、水素、ハロゲン置換またはハロゲン非置換の(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルキル置換または(C1−C60)アルキル非置換の(C6−C60)アリールまたはハロゲンであり、
64〜R79は、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C3−C60)シクロアルキル、(C2−C30)アルケニル、(C6−C60)アリール、モノまたはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノまたはジ(C6−C30)アリールアミノ、SF、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、シアノまたはハロゲンであり、R70及びR76は、隣接した置換基と(C2−C12)アルキレンまたは(C2−C12)アルケニレンにより結合し、縮合環または多重縮合環を形成することができ、前記R64〜R79のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、またはアルキレンもしくはアルケニレンによる連結によりR70及びR76から形成される縮合環または多重縮合環は、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールまたはハロゲンから選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
80〜R83は、互いに独立して、水素、ハロゲン置換またはハロゲン非置換の(C1−C60)アルキル、または(C1−C60)アルキル置換または(C1−C60)アルキル非置換の(C6−C60)アリールであり、
84及びR85は、互いに独立して、水素、直鎖または分岐鎖の(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールまたはハロゲンであるか、R84及びR85は、縮合環を含むか含まない(C3−C12)アルキレンまたは(C3−C12)アルケニレンで連結され、脂環族環及び単環または多環の芳香族環を形成して、前記R84及びR85のアルキル、アリール、または縮合環を含むか含まない(C3−C12)アルキレンまたは(C3−C12)アルケニレンで連結されて形成された脂環族環及び単環または多環の芳香族環は、ハロゲン置換または非置換の直鎖または分岐鎖の(C1−C60)アルキル、(C1−C30)アルコキシ、ハロゲン、トリ(C1−C30)アルキルシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル及び(C6−C60)アリールから選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてよく、
86は、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C5−C60)ヘテロアリールまたはハロゲンであり、
87〜R89は、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールまたはハロゲンであり、前記R86〜R89のアルキル及びアリールは、ハロゲンまたは(C1−C60)アルキルによりさらに置換されていてもよく、
Zは、
Figure 2015111717
であり、R101〜R112は、互いに独立して、水素、ハロゲン置換またはハロゲン非置換の(C1−C60)アルキル、(C1−C30)アルコキシ、ハロゲン、(C6−C60)アリール、シアノ、(C5−C60)シクロアルキルであるか、R101〜R112は、互いに隣接した置換基とアルキレンまたはアルケニレンで連結されて、(C5−C7)スピロ環または(C5−C9)縮合環を形成するか、R67またはR68とアルキレンまたはアルケニレンで連結され、(C5−C7)縮合環を形成することができる。)
前記Mは、Ir、Pt、Pd、Rh、Re、Os、Tl、Pb、Bi、In、Sn、Sb、Te、Au及びAgからなる群から選択されて、前記化学式2の化合物のリガンドL、L、及びLは、互いに独立して、下記構造から選択されるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2015111717
(R64〜R79は、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C3−C60)シクロアルキル、(C2−C12)アルケニル、(C6−C60)アリール、モノまたはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノまたはジ(C6−C30)アリールアミノ、SF、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、シアノまたはハロゲンであり、
前記R64〜R79のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリールは、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールまたはハロゲンから選択される1以上の置換基でさらに置換されていてもよく、
80〜R81は、互いに独立して、水素、ハロゲン置換またはハロゲン非置換の(C1−C60)アルキル、または(C1−C60)アルキル置換または(C1−C60)アルキル非置換の(C6−C60)アリールであり、
85は、水素、直鎖または分岐鎖の(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールまたはハロゲンであり、前記R85のアルキルまたはアリールは、ハロゲン置換または非置換の直鎖または分岐鎖の(C1−C60)アルキル、(C1−C30)アルコキシ、ハロゲン、トリ(C1−C30)アルキルシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル及び(C6−C60)アリールから選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
86は、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールまたはハロゲンであり、前記R86のアルキル及びアリールは、ハロゲンまたは(C1−C60)アルキルによりさらに置換されていてもよく、
91〜R98は、互いに独立して、水素、ハロゲン置換または非置換の直鎖または分岐鎖の(C1−C60)アルキル、(C1−C30)アルコキシ、ハロゲン、トリ(C1−C30)アルキルシリル、トリ(C6−C30)アリールシリルまたは(C6−C60)アリールであり、
101〜R108、R111及びR112は、互いに独立して、水素、ハロゲン置換またはハロゲン非置換の(C1−C60)アルキル、(C1−C30)アルコキシ、ハロゲン、(C6−C60)アリール、シアノ、(C5−C60)シクロアルキルである)。
上記化学式2のドーパント化合物は、具体的に下記構造の化合物で例示できるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
本発明のエレクトロルミネセント素子において、化学式1の有機エレクトロルミネセント化合物を含み、且つアリールアミン系化合物またはスチリルアリールアミン系化合物からなる群から選択された1以上の化合物を含むことができて、アリールアミン系化合物またはスチリルアリールアミン系化合物の例として、下記の化学式3の化合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。
Figure 2015111717
(式中、Ar11及びAr12は、互いに独立して、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、(C6−C60)アリールアミノ、(C1−C60)アルキルアミノ、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、または(C3−C60)シクロアルキルであり、Ar11及びAr12は、縮合環を含むか含まない(C3−C60)アルキレンまたは(C3−C60)アルケニレンで連結され、脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環を形成して、
bが1である場合、Ar13は、(C6−C60)アリールまたは(C4−C60)ヘテロアリールまたは下記構造から選択される置換基であり、
Figure 2015111717
bが2である場合、Ar13は、(C6−C60)アリレン、(C4−C60)ヘテロアリレンまたは下記構造から選択される置換基であり、
Figure 2015111717
Ar14及びAr15は、互いに独立して、(C6−C60)アリレンまたは(C4−C60)ヘテロアリレンであり、
201〜R203は、互いに独立して、水素、重水素、(C1−C60)アルキルまたは(C6−C60)アリールであって、
cは、1〜4の整数、dは、0または1の整数であり、
前記Ar11及びAr12のアルキル、アリール、ヘテロアリール、アリールアミノ、アルキルアミノ、シクロアルキルまたはヘテロシクロアルキル、または前記Ar13のアリール、ヘテロアリール、アリレンまたはヘテロアリレン、または前記Ar14及びAr15のアリレン及びヘテロアリレン、またはR201〜R203のアルキルまたはアリールは、重水素、ハロゲン、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、(C3−C60)シクロアルキル、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリル、トリ(C6−C60)アリールシリル、アダマンチル、(C7−C60)ビシクロアルキル、(C2−C60)アルケニル、(C2−C60)アルキニル、シアノ、(C1−C60)アルキルアミノ、(C6−C60)アリールアミノ、(C6−C60)アル(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールオキシ、(C1−C60)アルキルオキシ、(C6−C60)アリールチオ、(C1−C60)アルキルチオ、 (C1−C60)アルコキシカルボニル、(C1−C60)アルキルカルボニル、(C6−C60)アリールカルボニル、カルボキシル、ニトロ、ヒドロキシからなる群から選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよい)。
上記アリールアミン系化合物またはスチリルアリールアミン系化合物は、より具体的に下記の化合物で例示できるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2015111717
また、本発明の有機エレクトロルミネセント素子において、有機物層に、前記化学式1の有機エレクトロルミネセント化合物の他に、1族、2族、第4周期、及び第5周期遷移金属、ランタン系列金属、並びにd−遷移元素の有機金属からなる群から選択される1以上の金属をさらに含むこともでき、前記有機物層は、発光層と電荷生成層とを同時に含むことができる。
本発明の化学式1の化合物を含む有機エレクトロルミネセント素子をサブピクセルとし、Ir、Pt、Pd、Rh、Re、Os、Tl、Pb、Bi、In、Sn、Sb、Te、Au及びAgからなる群から選択された1以上の金属化合物を含むサブピクセルの1以上を同時に並列にパターニングした独立発光方式のピクセル構造を有するエレクトロルミネセント素子を具現することもできる。
また、前記有機物層に、前記有機エレクトロルミネセント化合物の他に、560nm以下の波長を発光ピークとして有する化合物から選択される1以上を同時に含めて有機ディスプレイを形成することができ、560nm以下の波長を発光ピークとして有する化合物は、下記化学式4〜9で例示できるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2015111717
(式中、Ar21及びAr22は、互いに独立して、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、(C6−C60)アリールアミノ、(C1−C60)アルキルアミノ、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキルまたは(C3−C60)シクロアルキルであり、Ar21及びAr22は、縮合環を含むか含まない(C3−C60)アルキレンまたは(C3−C60)アルケニレンで連結され、脂環式環及び単環または多環の芳香族環を形成して、
eが1である場合、Ar23は、(C6−C60)アリールまたは(C4−C60)ヘテロアリールまたは下記構造から選択される置換基であり、
Figure 2015111717
eが2である場合、Ar23は、(C6−C60)アリレン、(C4−C60)ヘテロアリレンまたは下記構造から選択される置換基であり、
Figure 2015111717
Ar24及びAr25は、互いに独立して、(C6−C60)アリレンまたは(C4−C60)ヘテロアリレンであり、
211〜R213は、互いに独立して、水素、重水素、(C1−C60)アルキルまたは(C6−C60)アリールであって、
fは、1〜4の整数、gは、0または1の整数であり、
前記Ar21及びAr22のアルキル、アリール、ヘテロアリール、アリールアミノ、アルキルアミノ、シクロアルキルまたはヘテロシクロアルキル、または前記Ar23のアリール、ヘテロアリール、アリレンまたはヘテロアリレン、または前記Ar24及びAr25のアリレン及びヘテロアリレン、またはR211〜R213のアルキルまたはアリールは、重水素、ハロゲン、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、(C3−C60)シクロアルキル、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリル、トリ(C6−C60)アリールシリル、アダマンチル、(C7−C60)ビシクロアルキル、(C2−C60)アルケニル、(C2−C60)アルキニル、シアノ、(C1−C60)アルキルアミノ、(C6−C60)アリールアミノ、(C6−C60)アル(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールオキシ、(C1−C60)アルキルオキシ、(C6−C60)アリールチオ、(C1−C60)アルキルチオ、 (C1−C60)アルコキシカルボニル、(C1−C60)アルキルカルボニル、(C6−C60)アリールカルボニル、カルボキシル、ニトロ、ヒドロキシからなる群から選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよい)。
Figure 2015111717
(式中、R301〜R304は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、(C3−C60)シクロアルキル、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリル、トリ(C6−C60)アリールシリル、アダマンチル、(C7−C60)ビシクロアルキル、(C2−C60)アルケニル、(C2−C60)アルキニル、(C1−C60)アルコキシ、シアノ、(C1−C60)アルキルアミノ、(C6−C60)アリールアミノ、(C6−C60)アル(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールオキシ、(C6−C60)アリールチオ、(C1−C60)アルコキシカルボニル、カルボキシル酸、ニトロ、またはヒドロキシであるか、R301〜R304は、 隣接した置換基と縮合環を含むか含まない(C3−C60)アルキレンまたは(C3−C60)アルケニレンで連結され、脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環を形成することができて、
前記R301〜R304のアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アリールシリル、アルキルシリル、アルキルアミノ、アリールアミノ及び隣接した置換基と縮合環を含むか含まない(C3−C60)アルキレンまたは(C3−C60)アルケニレンで連結されて形成された脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環は、重水素、ハロゲン、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、(C3−C60)シクロアルキル、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリル、トリ(C6−C60)アリールシリル、アダマンチル、(C7−C60)ビシクロアルキル、(C2−C60)アルケニル、(C2−C60)アルキニル、(C1−C60)アルコキシ、シアノ、(C1−C60)アルキルアミノ、(C6−C60)アリールアミノ、(C6−C60)アル(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールオキシ、(C6−C60)アリールチオ、(C1−C60)アルコキシカルボニル、カルボキシル酸、ニトロ、またはヒドロキシから選択された1以上の置換基によりさらに置換されていてもよい)。
Figure 2015111717
(前記化学式6〜8において、R321及びR322は、互いに独立して、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキルまたは(C3−C60)シクロアルキルであり、前記R321及びR322のアリールまたはヘテロアリールは、重水素、(C1−C60)アルキル、ハロ(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルコキシ、(C3−C60)シクロアルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、ハロゲン、シアノ、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリルまたはトリ(C6−C60)アリールシリルからなる群から選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
323〜R326は、互いに独立して、水素、重水素、(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルコキシ、ハロゲン、(C4−C60)ヘテロアリール、(C5−C60)シクロアルキルまたは(C6−C60)アリールであり、前記R323〜R326のヘテロアリール、シクロアルキルまたはアリールは、重水素、ハロゲンが置換または非置換の(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルコキシ、(C3−C60)シクロアルキル、ハロゲン、シアノ、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリルまたはトリ(C6−C60)アリールシリルからなる群から選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
及びGは、互いに独立して、化学結合であるか、(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリールまたはハロゲンから選択された1以上が置換または非置換の(C6−C60)アリレンであり、
Ar31及びAr32は、(C4−C60)ヘテロアリールまたは下記構造から選択されるアリールであって、
Figure 2015111717
前記Ar31及びAr32のアリールまたはヘテロアリールは、重水素、(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルコキシ、(C6−C60)アリールまたは(C4−C60)ヘテロアリールから選択された1以上の置換基により置換されていてもよく、
11は、(C6−C60)アリレン、(C4−C60)ヘテロアリレンまたは下記構造の化合物であり、
Figure 2015111717
前記L11のアリレンまたはヘテロアリレンは、重水素、(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリールまたはハロゲンから選択された1以上の置換基により置換されていてもよく、
331〜R334は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C60)アルキルまたは(C6−C60)アリールであるか、隣接した置換基と縮合環を含むか含まない(C3−C60)アルキレンまたは(C3−C60)アルケニレンで連結され、脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環を形成することができて、
341〜R344は、互いに独立して、水素、重水素、(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリールまたはハロゲンであるか、隣接した置換基と縮合環を含むか含まない(C3−C60)アルキレンまたは(C3−C60)アルケニレンで連結され、脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環を形成することができる。)
Figure 2015111717
(式中、L21は、(C6−C60)アリレン、またはN、O及びSから選択された1以上を含む(C3−C60)ヘテロアリレンであるか、下記構造から選択される2価基であり、
Figure 2015111717
22及びL23は、互いに独立して、化学結合であるか、(C1−C60)アルキレンオキシ、(C1−C60)アルキレンチオ、(C6−C60)アリレンオキシ、(C6−C60)アリレンチオ、(C6−C60)アリレン、またはN、O及びSから選択された1以上を含む(C3−C60)ヘテロアリレンであり、
Ar41は、NR423424、(C6−C60)アリール、N、O及びSから選択された1以上を含む(C3−C60)ヘテロアリール、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、(C3−C60)シクロアルキル、アダマンチル、(C7−C60)ビシクロアルキルであるか、下記構造から選択される置換基であり、
Figure 2015111717
401〜R411は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、N、O及びSから選択された1以上を含む(C3−C60)ヘテロアリール、モルフォリノ、チオモルフォリノ、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、(C3−C60)シクロアルキル、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリル、トリ(C6−C60)アリールシリル、アダマンチル、(C7−C60)ビシクロアルキル、(C2−C60)アルケニル、(C2−C60)アルキニル、シアノ、(C1−C60)アルキルアミノ、(C6−C60)アリールアミノ、(C6−C60)アル(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルキルオキシ、(C1−C60)アルキルチオ、(C6−C60)アリールオキシ、(C6−C60)アリールチオ、(C1−C60)アルコキシカルボニル、(C1−C60)アルキルカルボニル、(C6−C60)アリールカルボニル、カルボキシル、ニトロまたはヒドロキシであるか、R401〜R411は、隣接した置換基と縮合環を含むか含まない(C3−C60)アルキレンまたは(C3−C60)アルケニレンで連結され、脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環を形成することができ、
412〜R422は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、N、O及びSから選択された1以上を含む(C3−C60)ヘテロアリール、モルフォリノ、チオモルフォリノ、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、(C3−C60)シクロアルキル、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリル、トリ(C6−C60)アリールシリル、アダマンチル、(C7−C60)ビシクロアルキル、(C2−C60)アルケニル、(C2−C60)アルキニル、シアノ、(C1−C60)アルキルアミノ、(C6−C60)アリールアミノ、(C6−C60)アル(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルキルオキシ、(C1−C60)アルキルチオ、(C6−C60)アリールオキシ、(C6−C60)アリールチオ、(C1−C60)アルコキシカルボニル、(C1−C60)アルキルカルボニル、(C6−C60)アリールカルボニル、カルボキシル、ニトロまたはヒドロキシであるか、R412〜R422は、隣接した置換基と縮合環を含むか含まない(C3−C60)アルキレンまたは(C3−C60)アルケニレンで連結され、脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環を形成することができ、
423及びR424は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、N、O及びSから選択された1以上を含む(C3−C60)ヘテロアリール、モルフォリノ、チオモルフォリノ、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、(C3−C60)シクロアルキル、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリル、トリ(C6−C60)アリールシリル、アダマンチル、(C7−C60)ビシクロアルキル、(C2−C60)アルケニル、(C2−C60)アルキニル、シアノ、(C1−C60)アルキルアミノ、(C6−C60)アリールアミノ、(C6−C60)アル(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルキルオキシ、(C1−C60)アルキルチオ、(C6−C60)アリールオキシ、(C6−C60)アリールチオ、(C1−C60)アルコキシカルボニル、(C1−C60)アルキルカルボニル、(C6−C60)アリールカルボニル、カルボキシル、ニトロまたはヒドロキシであるか、R423とR424は、縮合環を含むか含まない(C3−C60)アルキレンまたは(C3−C60)アルケニレンで連結され、脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環を形成することができて、
425〜R436は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、N、O及びSから選択された1以上を含む(C3−C60)ヘテロアリール、モルフォリノ、チオモルフォリノ、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、(C3−C60)シクロアルキル、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリル、トリ(C6−C60)アリールシリル、アダマンチル、(C7−C60)ビシクロアルキル、(C2−C60)アルケニル、(C2−C60)アルキニル、シアノ、(C1−C60)アルキルアミノ、(C6−C60)アリールアミノ、(C6−C60)アル(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルキルオキシ、(C1−C60)アルキルチオ、(C6−C60)アリールオキシ、(C6−C60)アリールチオ、(C1−C60)アルコキシカルボニル、(C1−C60)アルキルカルボニル、(C6−C60)アリールカルボニル、カルボキシル、ニトロまたはヒドロキシであるか、R425〜R436は、隣接した置換基と縮合環を含むか含まない(C3−C60)アルキレンまたは(C3−C60)アルケニレンで連結され、脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環を形成することができ、
E及びFは、互いに独立して、化学結合であるか、−(CR437432−、−N(R433)−、−S−、−O−、−Si(R434)(R435)−、−P(R436)−、−C(=O)−、−B(R437)−、−In(R438)−、−Se−、−Ge(R439)(R440)−、−Sn(R441)(R442)−、−Ga(R443)−または−(R444)C=C(R445)−であり、
437〜R445は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、N、O及びSから選択された1以上を含む(C3−C60)ヘテロアリール、モルフォリノ、チオモルフォリノ、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、(C3−C60)シクロアルキル、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリル、トリ(C6−C60)アリールシリル、アダマンチル、(C7−C60)ビシクロアルキル、(C2−C60)アルケニル、(C2−C60)アルキニル、シアノ、(C1−C60)アルキルアミノ、(C6−C60)アリールアミノ、(C6−C60)アル(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルキルオキシ、(C1−C60)アルキルチオ、(C6−C60)アリールオキシ、(C6−C60)アリールチオ、(C1−C60)アルコキシカルボニル、(C1−C60)アルキルカルボニル、(C6−C60)アリールカルボニル、カルボキシル、ニトロまたはヒドロキシであるか、R431とR432、R434とR435、R439とR440、R441とR442、及びR444とR445は、縮合環を含むか含まない(C3−C60)アルキレンまたは(C3−C60)アルケニレンで連結され、脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環を形成することができ、
21〜L23のアリレンまたはヘテロアリレン、Ar41のアリールまたはヘテロアリール、R401〜R411、R412〜R422、R423、R424、R425〜R436、R437〜R445のアルキル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シクロアルキル、トリアルキルシリル、ジアルキルアリールシリル、トリアリールシリル、アルケニル、アルキニル、アルキルアミノまたはアリールアミノは、互いに独立して、重水素、ハロゲン、(C1−C60)アルキル、ハロ(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C6−C60)アリール置換または非置換のN、O及びSから選択された1以上を含む(C3−C60)ヘテロアリール、モルフォリノ、チオモルフォリノ、N、O及びSから選択された1以上を含む5員または6員のヘテロシクロアルキル、(C3−C60)シクロアルキル、トリ(C1−C60)アルキルシリル、ジ(C1−C60)アルキル(C6−C60)アリールシリル、トリ(C6−C60)アリールシリル、アダマンチル、(C7−C60)ビシクロアルキル、(C2−C60)アルケニル、(C2−C60)アルキニル、シアノ、(C1−C60)アルキルアミノ、(C6−C60)アリールアミノ、(C6−C60)アル(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルキルオキシ、(C1−C60)アルキルチオ、(C6−C60)アリールオキシ、(C6−C60)アリールチオ、(C1−C60)アルコキシカルボニル、(C1−C60)アルキルカルボニル、(C6−C60)アリールカルボニル、カルボキシル、ニトロ、ヒドロキシ、
Figure 2015111717
から選ばれた1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
hは、1〜4の整数であって、
iは、1〜4の整数である。)
前記560nm以下の波長を発光ピークとして有する化合物は、下記化合物で例示できるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
本発明の有機エレクトロルミネセント素子において、一対の電極の少なくとも一方の内側表面に、カルコゲナイド(chalcogenide)層、ハロゲン化金属層、及び金属酸化物層からなる群から選択される一層(以下、これらを‘表面層’という)以上を配置することが好ましい。具体的に、発光媒体層側の陽極表面に珪素及びアルミニウムの金属のカルコゲナイド(酸化物を含む)層を、また発光媒体層側の陰極表面にハロゲン化金属層または金属酸化物層を配置することが好ましい。これにより、駆動の安定化が得られる。
前記カルコゲナイドとしては、例えば、SiO(1≦X≦2)、AlO(1≦X≦1.5)、SiON、SiAlONなどが好ましく挙げられて、ハロゲン化金属としては、例えば、LiF、MgF、CaF、フッ化希土類金属などが好ましく挙げられ、金属酸化物としては、例えば、CsO、LiO、MgO、SrO、BaO、CaOなどが好ましく挙げられる。
また、本発明の有機エレクトロルミネセント素子において、このように制作された一対の電極の少なくとも一方の表面に、電子伝達化合物と還元性ドーパント(dopant)との混合領域、または正孔伝達化合物と酸化性ドーパントとの混合領域を配置することも好ましい。このような方式により、電子伝達化合物がアニオンに還元されるため、混合領域から発光媒体に電子を注入及び伝達することが容易になる。また、正孔伝達化合物は、酸化されてカチオンになるため、混合領域から発光媒体に正孔を注入及び伝達することが容易になる。好ましい酸化性ドーパントとしては、各種ルイス酸及びアクセプター(acceptor)化合物が挙げられる。好ましい還元性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの混合物が挙げられる。
本発明によるエレクトロルミネセント素子は、発光効率と色純度に優れており、駆動電圧を低めて、且つ駆動寿命が非常に良好である。
以下、製造例及び実施例に基づき、本発明による新規なエレクトロルミネセント素子の発光特性を例示するが、下記の実施例は、本発明に対する理解を助けるためのもので、本発明の範囲がこれらに限定されるものではない。
[製造例]
下記製造例1〜18は、大韓民国登録特許第0684109号に記載されている。
[製造例1]化合物1の製造
Figure 2015111717
2−ピリジン−2−イル−フェノール(2−pyridin−2−yl−phenol)1.0g(5.84 mmol)をメタノール50mLに溶かした後、1M水酸化ナトリウム水溶液10mLを添加した。前記混合溶液に1.05g(5.93 mmol)の硫酸ベリリウム四水和物を溶かしたメタノール水溶液10mL(メタノール7mL:水3mL)を滴加した後、常温で2時間攪拌した。攪拌が完了した後、メタノール50mLに溶かした2−ヒドロキシ−フェニルベンズオキサゾール(2−hydroxy−phenyl benzoxazole)1.54g(7.30 mmol)を徐々に添加した。前記反応溶液を常温で2時間攪拌した後、50℃まで昇温し、10時間攪拌した。攪拌が完了した後、生成された沈殿をろ過して、水50mL、アセトン50mLで洗浄して、乾燥し、表題化合物の化合物1 0.80g(2.04mmol、収率34%)を収得した。
MS/FAB: 391(found), 391.43(calculated)
EA: C 73.55%, H 4.59%, N 7.05%, O 12.41%
[製造例2]化合物2の製造
Figure 2015111717
2−ピリジン−2−イル−フェノール(2−pyridin−2−yl−phenol)1.0g(5.84 mmol)をメタノール50mLに溶かした後、1M水酸化ナトリウム水溶液10mLを添加した。前記混合溶液に1.95g(5.18 mmol)の亜鉛アセテートを溶かしたメタノール溶液10mLを滴加した後、常温で2時間攪拌した。攪拌が完了した後、メタノール50mLに溶かした2−ヒドロキシ−フェニルベンズオキサゾール(2−hydroxy−phenyl benzoxazole)1.50g(7.10 mmol)を徐々に添加した後、常温で10時間攪拌した。攪拌が完了した後、生成された沈殿をろ過して、水50mL、アセトン50mLで洗浄して、乾燥し、表題化合物の化合物2 0.72g(1.61mmol、収率27%)を収得した。
MS/FAB: 447(found), 447.79(calculated)
EA: C 64.22%, H 4.01%, N 6.05%, O 10.95%
[製造例3]化合物3の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンズオキサゾール(2−hydroxy−phenyl benzoxazole)1.23g(5.82 mmol)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリン(10−hydroxybenzo[h ]quinoline)1.48g(7.58mmol)及び硫酸ベリリウム四水和物1.05g(5.93mmol)を使用して、前記製造例1と同様な方法により、表題化合物の化合物3 0.35g(0.84mmol、収率14%)を収得した。
MS/FAB: 415(found), 415.46(calculated)
EA: C 75.02%, H 4.27%, N 6.64%, O 11.65%
[製造例4]化合物4の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンズオキサゾール(2−hydroxy−phenyl benzoxazole)1.23g(5.82 mmol)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリン(10−hydroxybenzo[h ]quinoline)1.48g(7.58mmol)及び亜鉛アセテート0.95g(5.18mmol)を使用して、前記製造例2と同様な方法により、表題化合物の化合物4 0.52g(1.10mmol、収率19%)を収得した。
MS/FAB: 471(found), 471.81(calculated)
EA: C 66.08%, H 3.79%, N 5.84%, O 10.30%
[製造例5]化合物5の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンズオキサゾール(2−hydroxy−phenyl benzoxazole)1.23g(5.82 mmol)、2−ヒドロキシ−フェニルベンゾチアゾール(2−hydroxy−phenyl benzothiazole)1.72g(7.57mmol)及び硫酸ベリリウム四水和物1.05g(5.93mmol)を使用して、前記製造例1と同様な方法により、表題化合物の化合物5 0.96g(2.15mmol、収率37%)を収得した。
MS/FAB: 447(found), 447.52(calculated)
EA: C 69.68%, H 4.01%, N 6.16%, O 10.85% S 7.05%
[製造例6]化合物6の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンズオキサゾール(2−hydroxy−phenyl benzoxazole)1.23g(5.82 mmol)、2−ヒドロキシ−フェニルベンゾチアゾール(2−hydroxy−phenyl benzothiazole)1.72g(7.57mmol)及び亜鉛アセテート0.95g(5.18mmol)を使用して、前記製造例2と同様な方法により、表題化合物の化合物6 1.36g(2.70mmol、収率46%)を収得した。
MS/FAB: 503(found), 503.88(calculated)
EA: C 61.88%, H 3.54%, N 5.46%, O 9.73%, S 6.26%
[製造例7]化合物7の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンゾチアゾール(2−hydroxy−phenyl benzothiazole)1.32g(5.80 mmol)、2−ピリジン−2イル−フェノール1.30g(7.59mmol)及び硫酸ベリリウム四水和物1.05g(5.93mmol)を使用して、前記製造例1と同様な方法により、表題化合物の化合物7 0.59g(1.45mmol、収率25%)を収得した。
MS/FAB: 407(found), 407.50(calculated)
EA: C 70.64%, H 4.35%, N 6.76%, O 7.96%, S 7.75%
[製造例8]化合物8の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンゾチアゾール(2−hydroxy−phenyl benzothiazole)1.32g(5.80 mmol)、2−ピリジン−2イル−フェノール1.30g(7.59mmol)及び亜鉛アセテート0.95g(5.18mmol)を使用して、前記製造例2と同様な方法により、表題化合物の化合物8 0.83g(1.79mmol、収率31%)を収得した。
MS/FAB: 463(found), 463.86(calculated)
EA: C 62.04%, H 3.82%, N 5.98%, O 7.02%, S 6.83%
[製造例9]化合物9の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンゾチアゾール(2−hydroxy−phenyl benzothiazole)1.32g(5.80 mmol)、2−ヒドロキシ−フェニルベンズオキサゾールの代わりに10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリン(10−hydroxybenzo[h ]quinoline)1.48g(7.58mmol)及び硫酸ベリリウム四水和物1.05g(5.93mmol)を使用して、前記製造例1と同様な方法により、表題化合物の化合物9 0.98g(2.27mmol、収率39%)を収得した。
MS/FAB: 431(found), 431.52(calculated)
EA: C 72.22%, H 4.10%, N 6.40%, O 7.62%, S 7.33%
[製造例10]化合物10の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンゾチアゾール(2−hydroxy−phenyl benzothiazole)1.32g(5.80 mmol)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリン(10−hydroxybenzo[h ]quinoline)1.48g(7.58mmol)及び亜鉛アセテート0.95g(5.18mmol)を使用して、前記製造例4と同様な方法により、表題化合物の化合物10 1.22g(2.50mmol、収率43%)を収得した。
MS/FAB: 487(found), 487.88(calculated)
EA: C 63.93%, H 3.65%, N 5.64%, O 6.70%, S 6.44%
[製造例11]化合物11の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンズオキサゾール(2−hydroxy−phenyl benzoxazole)1.23g(5.82 mmol)、2−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェノール(2−(1−phenyl−1H−bezoimidazol−2−yl)−phenol)2.17g(7.58mmol)及び硫酸ベリリウム四水和物1.05g(5.93mmol)を使用して、前記製造例1と同様な方法により、表題化合物の化合物11 0.56g(1.11mmol、収率19%)を収得した。
MS/FAB: 506(found), 506.57(calculated)
EA: C 75.67%, H 4.50%, N 8.20%, O 9.68%
[製造例12]化合物12の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンズオキサゾール(2−hydroxy−phenyl benzoxazole)1.23g(5.82 mmol)、2−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェノール(2−(1−phenyl−1H−bezoimidazol−2−yl)−phenol)2.17g(7.58mmol)及び亜鉛アセテート0.95g(5.18mmol)を使用して、前記製造例2と同様な方法により、表題化合物の化合物12 0.72g(1.28mmol、収率22%)を収得した。
MS/FAB: 562(found), 562.93(calculated)
EA: C 68.16%, H 4.05%, N 7.36%, O 8.68%
[製造例13]化合物13の製造
Figure 2015111717
2−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェノール(2−(1−phenyl−1H−bezoimidazol−2−yl)−phenol)1.67g(5.83mmol)、2−ピリジン−2イル−フェノール1.30g(7.59mmol)及び硫酸ベリリウム四水和物1.05g(5.93mmol)を使用して、前記製造例1と同様な方法により、表題化合物の化合物13 0.84g(1.80mmol、収率31%)を収得した。
MS/FAB: 466(found), 466.55(calculated)
EA: C 77.08%, H 4.87%, N 8.90%, O 6.98%
[製造例14]化合物14の製造
Figure 2015111717
2−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェノール(2−(1−phenyl−1H−bezoimidazol−2−yl)−phenol)1.67g(5.83mmol)、2−ピリジン−2イル−フェノール1.30g(7.59mmol)及び亜鉛アセテート0.95g(5.18mmol)を使用して、前記製造例2と同様な方法により、表題化合物の化合物14 0.88g(1.68mmol、収率29%)を収得した。
MS/FAB: 522(found), 522.91(calculated)
EA: C 68.81%, H 4.33%, N 7.92%, O 6.32%
[製造例15]化合物15の製造
Figure 2015111717
2−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェノール(2−(1−phenyl−1H−bezoimidazol−2−yl)−phenol)1.67g(5.83mmol)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリン(10−hydroxybenzo[h ]quinoline)1.50g(7.68mmol)及び硫酸ベリリウム四水和物1.05g(5.93mmol)を使用して、前記製造例1と同様な方法により、表題化合物の化合物15 0.26g(0.53mmol、収率9%)を収得した。
MS/FAB: 490(found), 490.57(calculated)
EA: C 78.20%, H 4.68%, N 8.42%, O 6.70%
[製造例16]化合物16の製造
Figure 2015111717
2−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェノール(2−(1−phenyl−1H−bezoimidazol−2−yl)−phenol)1.67g(5.83mmol)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリン(10−hydroxybenzo[h ]quinoline)1.50g(7.68mmol)及び亜鉛アセテート0.95g(5.18mmol)を使用して、前記製造例2と同様な方法により、表題化合物の化合物16 0.42g(0.77mmol、収率13%)を収得した。
MS/FAB: 546(found), 546.93(calculated)
EA: C 70.13%, H 4.16%, N 7.58%, O 5.98%
[製造例17]化合物17の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンゾチアゾール(2−hydroxy−phenyl benzothiazole)1.32g(5.80 mmol)、2−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェノール(2−(1−phenyl−1H−bezoimidazol−2−yl)−phenol)2.17g(7.58mmol)及び硫酸ベリリウム四水和物1.05g(5.93mmol)を使用して、前記製造例1と同様な方法により、表題化合物の化合物17 0.64g(1.22mmol、収率21%)を収得した。
MS/FAB: 522(found), 522.64(calculated)
EA: C 73.42%, H 4.34%, N 7.97%, O 6.25%, S 6.04%
[製造例18]化合物18の製造
Figure 2015111717
2−ヒドロキシ−フェニルベンゾチアゾール(2−hydroxy−phenyl benzothiazole)1.32g(5.80 mmol)、2−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェノール(2−(1−phenyl−1H−bezoimidazol−2−yl)−phenol)2.17g(7.58mmol)及び亜鉛アセテート0.95g(5.18mmol)を使用して、前記製造例2と同様な方法により、表題化合物の化合物18 0.94g(1.62mmol、収率28%)を収得した。
MS/FAB: 578(found), 578.99(calculated)
EA: C 66.22%, H 3.94%, N 7.16%, O 5.70%, S 5.49%
[製造例19]化合物19の製造
Figure 2015111717
化合物Aの製造
5−ブロモ−2−ヒドロキシベンズアルデヒド(5−bromo−2−hydroxybenzaldehyde)(20.0g、99.5mmol)、フェニルボロン酸(13.4g、109.5mmol)、テトラキスパラジウム(O)トリフェニルホスフィン(Pd(PPh)(5.8g、5.0 mmol)を、ジメチルエチレングリコール(200mL)とエタノール(100mL)に溶かした後、2M炭酸カリウム水溶液(132mL)を加えて、90℃で4時間還流攪拌した。反応が終了すると、水(100mL)でquenchingし、エチルアセテート(200mL)で抽出、減圧乾燥した。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−Hexane:MC = 1:5)で分離し、化合物A(12.0g、61.0 mmol)を得た。
化合物Bの製造
2−アミノベンゼンチオール(2−aminobenzenethiol)(3.8g、30.2mmol)、化合物A(5.0g、25.2mmol)を1,4−ジオキサン(12mL)に溶かして、100℃で12時間加圧攪拌した。反応が終了すると、室温に冷やして、ジクロロメタン(100mL)と水(100mL)で抽出、減圧乾燥した。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−Hexane:MC=3:1)で分離し、化合物B(4.5g、4.8mmol)を得た。
化合物19の製造
化合物B(4.5g、14.8mmol)と水酸化ナトリウム(0.6g、14.8mmol)を入れて、エタノール(100 mL)に溶解した後、30分間攪拌し、Zn(CHCOO)・2HO(1.8g、8.2mmol)を徐々に添加した。その後、室温で12時間攪拌した。反応が終了した後、水(200mL)、エタノール(200mL)、及びヘキサン(200 mL)でそれぞれ洗浄し、減圧乾燥して、表題化合物19(4.5g、6.7mmol、45%)を得た。
[製造例20]化合物178の製造
Figure 2015111717
化合物Cの製造
5−ヨードインドリン−2,3−ジオン(5−iodoindoline−2,3−dione)(10.0g、36.6mmol)とフェニルボロン酸(5.4g、43.9mmol)をジメチレングリコール(600mL)に溶解した後、テトラキスパラジウム(O)トリフェニルホスフィン(Pd(PPh)(2.1g、1.8 mmol)、2M炭酸水素ナトリウム水溶液(120mL)を添加した。この混合物を12時間還流攪拌した後、反応が終了すると、溶媒を除去し、残りの濾液に5%水酸化ナトリウム水溶液120mLを入れて、室温で攪拌した。この水溶液をジクロロメタンで抽出し、水層を集めた後、30%過酸化水素水120mLを添加し50℃まで温度を上げ、30分間攪拌した。室温に冷やした後、水溶液に1N塩酸水溶液を徐々に添加しpH4まで合わせた。この際、固体が生成されるが、これを減圧濾過乾燥し、化合物C(5.5g、26.0mmol)を得た。
化合物Dの製造
化合物C(7.1g、33.3mmol)を、水(18mL)と濃い塩酸(7mL)に溶解した後、室温で攪拌した。10分後、温度を0℃に下げて、水(10mL)に溶けている硝酸ナトリウム(sodium nitrate:NaNO)(2.3g、33.3mmol)を徐々に添加した。その後、0℃を維持しながら攪拌した。他の反応容器に硫化ナトリウム9水和物(sodium sulfide nonahydrate : NaS・9HO)(9.6g、39.9mmol)と硫黄(1.3g、39.9mmol)とを水(10mL)に溶かした後、10M水酸化ナトリウム水溶液4mLを添加した。これを0℃で反応混合物に添加した後、室温に上げて、ガスが発生しないまで攪拌した。反応が終了すると、固体が生成されるまで、濃い塩酸を添加した後、減圧濾過した。得られた固体を炭酸水素ナトリウム(NaHCO)水溶液(85mL)に入れて、20分間還流攪拌して室温に冷やした後、溶けていない固体(不純物)を除去した後、水溶液に濃い塩酸を入れて再び固体を形成した。これを減圧濾過して得た固体を再びエタノール(30mL)に入れて、20分間還流攪拌した。溶けていない固体(不純物)を除去して、濾液を濃縮した。これに、亜鉛(2.2g、33.3mmol)と氷酢酸(30mL)を入れて、48時間還流攪拌した。反応が終了すると、室温に冷やした後、生成された固体を集め、5M水酸化ナトリウム水溶液(63mL)に入れて30分間還流攪拌した。溶けていない固体(不純物)を除去し、水溶液に濃い塩酸を少しずつ入れて酸性化した。この際、固体が生成されるが、これを集め再びエタノール(20mL)に入れて30分間還流攪拌した。溶けていない固体(不純物)を除去し、濾液を濃縮して化合物D(1.8g、7.6mmol)を得た。
化合物Eの製造
化合物E(5.0g、21.7mmol)、2−アミノベンゼンチオール(2−aminobenzenethiol)(2.1mL、19.5mmol)とポリリン酸(20g)を入れて140℃で24時間還流攪拌した。反応が終了すると、室温に冷やした後、飽和水酸化ナトリウム水溶液を徐々に添加し、pHを中性に合わせた。この際、固体が生成されるが、これを減圧濾過して固体を得た。得られた固体をエタノールで洗浄、乾燥し、化合物E(5.4 g, 17.1 mmol)を得た。
化合物178の製造
化合物E(5.0g、15.6mmol)と水酸化ナトリウム(0.6g、15.6mmol)とをエタノール(100 mL)に溶解した後、30分間攪拌し、Zn(CHCOO)・2HO(1.9g、8.7mmol)を徐々に加え、室温で12時間攪拌した。反応が終了した後、水(200mL)、エタノール(200mL)、及びヘキサン(200 mL)でそれぞれ洗浄し、減圧乾燥して、表題化合物178(7.1g、10.1mmol、65%)を得た。
前記製造例19及び20と同様な方法により、下記表1の化合物19〜336を製造して、下記表2にH NMR及びMS/FABを示した。下記表1の化合物は、Mが2価金属である化合物である。
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
[製造例3]化合物337の製造
Figure 2015111717
化合物B(4.5g、14.8mmol)とアルミニウムイソプロポキシド(3.0g、14.8mmol)を、クロロホルム(50mL)/イソプロピルアルコール(150mL)に溶解した後、60℃で3時間攪拌し、溶液が透明になると、これに4−フェニルフェノール(3.0g、17.8mmol)を添加し、80℃で3時間還流攪拌した。そして、再び化合物B(4.5g、14.8mmol)をさらに添加して12時間還流攪拌した。反応が終了した後、室温で冷やし、生成された固体を減圧濾過して得て、これを再びイソプロピルアルコール(500mL)、メタノール(300mL)及びエチルエーテル(250mL)でそれぞれ洗浄し、表題化合物337(3.8g、7.6mmol、51%)を収得した。
前記製造例21と同様な方法により、下記表3の化合物337〜426を製造し、下記表4にH NMR及びMS/FABを示した。下記表3の化合物は、Mが3価金属である化合物である。
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
Figure 2015111717
[実施例1]OLED素子の製作
本発明による赤色燐光化合物を使用し、OLED素子を制作した。
まず、OLED用ガラス(三星−コーニング社製造)1から得られた透明電極ITO薄膜(15Ω/□)2を、トリクロロエチレン、アセトン、エタノール、蒸留水を順に使用して超音波洗浄を行った後、イソプロパノールに入れて保管した後使用した。
次に、真空蒸着装備の基板フォルダにITO基板を設けて、真空蒸着装備内のセルに下記構造の4,4’,4”−トリス(N,N−(2−ナフチル)−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4”−tris(N,N−(2−naphthyl)−phenylamino) triphenylamine;2−TNATA)を入れて、チャンバー内の真空度が10−torrに至るまで排気した後、セルに電流を印加して2−TNATAを蒸発させて、ITO基板上に60nm厚の正孔注入層3を蒸着した。
Figure 2015111717
次いで、真空蒸着装備内の他のセルに、N,N’−ビス(α−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−4,4’−ジアミン(N,N’−bis(α−naphthyl)−N,N’−diphenyl− 4,4’−diamine;NPB)を入れて、セルに電流を印加しNPBを蒸発させて、正孔注入層上に20nm厚の正孔伝達層4を蒸着した。
Figure 2015111717
また、前記真空蒸着装備内の他のセルに、本発明による発光ホスト材料であるH−26を入れて、また他のセルには、本発明による赤色燐光化合物の化合物D−4を入れた後、二つの物質を異なる速度で蒸発させてドーピングすることにより、前記正孔伝達層上に30nm厚の発光層5を蒸着した。この時のドーピング濃度は、ホスト基準に4〜10重量%が好ましい。
Figure 2015111717
次いで、電子伝達層6としてトリス(8−ヒドロキシキノリン)−アルミニウム(III)(tris(8−hydroxyquinoline)−aluminum(III);Alq)を20nm厚に蒸着した。次に、電子注入層7にリチウムキノレート(lithium quinolate;Liq)を1〜2nm厚に蒸着した後、別の真空蒸着装備を利用して、Al陰極8を150nm厚に蒸着してOLEDを制作した。
Figure 2015111717
[比較例1]既存の燐光ホストを利用した素子の製作
実施例1と同様な方法により、正孔注入層、正孔伝達層を形成した後、その上に発光層を次のように蒸着した。前記真空蒸着装備内の他のセルに、発光ホスト材料である4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル(CBP)を入れて、また他のセルには、本発明による赤色燐光化合物D−4を入れた後、二つの物質を異なる速度で蒸発させてドーピングすることにより、前記正孔伝達層上に30nm厚の発光層5を蒸着した。この時のドーピング濃度は、CBP基準に4〜10重量%が好ましい。
Figure 2015111717
次いで、NPBと同様な方法により、前記発光層上に正孔遮断層としてBis(2−methyl−8−quinolinato)(p−phenylphenolato)aluminum(III)(BAlq)を10nm厚に蒸着して、次いで、電子伝達層6としてトリス(8−ヒドロキシキノリン)−アルミニウム(III)(tris(8−hydroxyquinoline)−aluminum(III);Alq)を20nm厚に蒸着した。次に、電子注入層7としてリチウムキノレート(lithium quinolate;Liq)を1〜2nm厚に蒸着した後、別の真空蒸着装備を利用して、Al陰極8を150nm厚に蒸着してOLEDを制作した。
Figure 2015111717
[実験例1]製造されたOLED素子の特性確認
本発明によるエレクトロルミネセント化合物を含有する実施例1のOLED素子と、比較例1で製造された従来の発光化合物(エレクトロルミネセント化合物)を含有するOLED素子の性能を確認するために、10mA/cmでOLEDの発光効率を測定して、下記表5に多様な特性を示した。
Figure 2015111717
本発明によるホストとドーパントを使用して素子を製作した時、最高12.6cd/Aの高効率を有する赤色燐光発光素子を製作することができて、正孔遮断層を使わず、本発明のホストを使用する場合、既存の燐光発光ホストであるCBPの発光効率と同等以上の効率を示して、0.9〜1.7Vの駆動電圧の低減により、OLED素子の消費電力を著しく節減できる効果があって、且つ、OLED素子の量産に適用すると、量産時間も画期的に減らすことができ、商業化に大きく役に立つと期待される。
1 ガラス
2 透明電極
3 正孔注入層
4 正孔伝達層
5 発光層
6 電子伝達層
7 電子注入層
8 Al陰極

Claims (10)

  1. 第1の電極と、
    第2の電極と、
    前記第1の電極と第2の電極との間に設けられる1層以上の有機物層とを含んでなるエレクトロルミネセント素子であって、
    前記有機物層が発光領域を含み、
    前記発光領域が、下記化学式1:
    Figure 2015111717
    [式中、リガンドL及びLは、互いに独立して下記構造から選ばれ、
    Figure 2015111717
    Mは、2価または3価金属であり、
    Mが2価金属である場合、yは0であり、Mが3価金属である場合、yは1であり、
    Qは、(C6−C60)アリールオキシまたはトリ(C6−C60)アリールシリルであって、Qのアリールオキシまたはトリアリールシリルは、(C1−C60)アルキルまたは(C6−C60)アリールによりさらに置換されていてもよく、
    Xは、O、SまたはSeであり、
    (i)XがSeの場合;
    A環及びB環は、互いに独立して、5員または6員のヘテロ芳香族環であるか、(C6−C60)芳香族環が縮合された5員または6員のヘテロ芳香族環であり、A環は、Rと化学結合を成して縮合環を形成することができ、前記A環及びB環は、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、ハロゲン置換(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノ及びジ(C6−C30)アリールアミノから選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
    〜Rは、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、ハロゲン置換(C1−C60)アルキル、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、ジ(C1−C30)アルキルアミノまたはジ(C6−C30)アリールアミノであるか、またはR〜Rのそれぞれが隣接した置換基とアルキレンもしくはアルケニレンによって結合して、縮合環を形成していてもよく、
    A環もしくはB環に置換されるアリールもしくはヘテロアリール、またはR〜Rのアリール、ヘテロアリールまたは隣接した置換基とアルキレンもしくはアルケニレンにより結合して形成された縮合環は、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、シアノ、ハロゲン置換(C1−C60)アルキル、(C3−C60)シクロアルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノ及びジ(C6−C30)アリールアミノからなる群から選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
    (ii)XがSの場合;
    リガンドL及びLは、互いに独立して下記構造から選ばれ、
    Figure 2015111717
    (iii)XがOの場合;
    リガンドL及びLは、互いに独立して下記構造から選ばれる
    Figure 2015111717
    (前記(ii)及び(ii)の式中、R、R、R及びRは、前記(i)における定義と同義であり、
    Yは、O、SまたはNR24であり、
    11〜R20は、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、ハロゲン置換された(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノであるか、またはR13〜R16及びR17〜R20は、隣接した置換基とアルキレンまたはアルケニレンにより結合し、縮合環を形成することができ、前記縮合環は、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、シアノ、ハロゲン置換された(C1−C60)アルキル、(C3−C60)シクロアルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノ及びジ(C6−C30)アリールアミノからなる群から選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
    24は、(C1−C60)アルキルまたは(C6−C60)アリールであり、
    25 〜R28は水素であり、
    11〜R20及びR24のアリールまたはヘテロアリールは、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、シアノ、ハロゲン置換(C1−C60)アルキル、(C3−C60)シクロアルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノ及びジ(C6−C30)アリールアミノから選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよい)]で表されるホスト化合物を1以上と、
    下記化学式2:
    Figure 2015111717
    [式中、Mは、周期表の7族、8族、9族、10族、11族、13族、14族、15族及び16族からなる群から選択され、前記リガンドL、L及びLは、互いに独立して、下記構造:
    Figure 2015111717
    (R61〜R63は、互いに独立して、水素、ハロゲン置換もしくはハロゲン非置換の(C1−C60)アルキル、(C1−C60)アルキル置換もしくは(C1−C60)アルキル非置換の(C6−C60)アリールまたはハロゲンであり、
    64〜R79は、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C3−C60)シクロアルキル、(C2−C30)アルケニル、(C6−C60)アリール、モノまたはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノまたはジ(C6−C30)アリールアミノ、SF、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、シアノまたはハロゲンであり、あるいはR70〜R76のそれぞれは、隣接した置換基と(C2−C12)アルキレンまたは(C2−C12)アルケニレンにより結合して、縮合環または多重縮合環を形成することができ、R64〜R79のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、またはアルキレンもしくはアルケニレンによる連結によりR70〜R76から形成される縮合環または多重縮合環は、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールおよびハロゲンから選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
    80〜R83は、互いに独立して、水素、ハロゲン置換もしくはハロゲン非置換の(C1−C60)アルキル、または(C1−C60)アルキル置換もしくは(C1−C60)アルキル非置換の(C6−C60)アリールであり、
    84及びR85は、互いに独立して、水素、直鎖または分岐鎖の(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールまたはハロゲンであるか、R84及びR85は、縮合環を含むか含まない(C3−C12)アルキレンまたは(C3−C12)アルケニレンにより連結し、脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環を形成してもよく、アルキル、アリール、あるいは(C3−C12)アルキレンもしくは(C3−C12)アルケニレンによる連結によりR84及びR85から形成された脂環式環または単環もしくは多環の芳香族環は、ハロゲン置換もしくはハロゲン非置換の直鎖または分岐鎖の(C1−C60)アルキル、(C1−C30)アルコキシ、ハロゲン、トリ(C1−C30)アルキルシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル及び(C6−C60)アリールから選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよく、
    86は、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C5−C60)ヘテロアリールまたはハロゲンであり、
    87〜R89は、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリールまたはハロゲンであり、R86〜R89のアルキル及びアリールは、ハロゲンまたは(C1−C60)アルキルによりさらに置換されていてもよく、
    Zは、
    Figure 2015111717
    であり、ここで、R101〜R112は、互いに独立して、水素、ハロゲン置換もしくはハロゲン非置換の(C1−C60)アルキル、(C1−C30)アルコキシ、ハロゲン、(C6−C60)アリール、シアノ、または(C5−C60)シクロアルキルであるか、あるいはR101〜R112は、隣接した置換基とアルキレンまたはアルケニレンにより連結して、(C5−C7)スピロ環または(C5−C9)縮合環を形成するか、あるいはR101〜R112はR67またはR68とアルキレンもしくはアルケニレンにより連結して、(C5−C7)縮合環を形成することができる)から選択される]で表される1以上の発光ドーパントと
    を含む、エレクトロルミネセント素子。
  2. リガンドL及びLが、互いに独立して、下記構造:
    Figure 2015111717
    (式中、Xは、SまたはSeであり、
    〜Rは独立して、水素、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、ハロゲン置換された(C1−C60)アルキル、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、ジ(C1−C30)アルキルアミノまたはジ(C6−C30)アリールアミノであり、
    11〜R20は、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、ハロゲン置換された(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノまたはジ(C6−C30)アリールアミノであり、
    24は、(C1−C60)アルキル、(C6−C60)アリール、または(C4−C60)ヘテロアリールであり、
    25〜R32は、互いに独立して、水素、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、シアノ、ハロゲン置換された(C1−C60)アルキル、(C3−C60)シクロアルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノまたはジ(C6−C30)アリールアミノであり、
    〜R、R11〜R20、R24、及びR25〜R32のアリールまたはヘテロアリールは、(C1−C60)アルキル、ハロゲン、シアノ、ハロゲン置換(C1−C60)アルキル、(C3−C60)シクロアルキル、(C1−C30)アルコキシ、(C6−C60)アリール、(C4−C60)ヘテロアリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキルアミノ及びジ(C6−C30)アリールアミノからなる群から選択される1以上の置換基によりさらに置換されていてもよい)から選択される、請求項1に記載のエレクトロルミネセント素子。
  3. Mが、Be、Zn、Mg、Cu及びNiから選択される2価金属、またはAl、Ga、In及びBから選択される3価金属である、請求項1に記載のエレクトロルミネセント素子。
  4. Qが、下記構造:
    Figure 2015111717
    から選択される、請求項1に記載のエレクトロルミネセント素子。
  5. 前記有機物層が、アリールアミン系化合物及びスチリルアリールアミン系化合物からなる群から選択された1以上の化合物を含む、請求項1に記載のエレクトロルミネセント素子。
  6. 前記有機物層が、1族、2族、第4周期、及び第5周期遷移金属、ランタン系列金属、並びにd−遷移元素の有機金属からなる群から選択される1以上の金属を含む、請求項1に記載のエレクトロルミネセント素子。
  7. 前記有機物層に560nm以下の波長を発光ピークとして有する化合物をさらに含む有機ディスプレイである、請求項1に記載のエレクトロルミネセント素子。
  8. 前記有機物層が、発光層及び電荷生成層を含む、請求項1に記載のエレクトロルミネセント素子。
  9. 一対の電極の、一方または両方の電極の内側表面に、還元性ドーパントと有機物との混合領域、または酸化性ドーパントと有機物との混合領域が配置されている、請求項1に記載のエレクトロルミネセント素子。
  10. 前記発光領域のホストに対する発光ドーパントのドーピング濃度が1〜20重量%である、請求項1に記載のエレクトロルミネセント素子。
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