JP2015517212A - 新規有機エレクトロ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 - Google Patents

新規有機エレクトロ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 Download PDF

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Abstract

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。本発明に係る有機エレクトロルミネセンス化合物は、リン光性ホスト材料、ホール輸送材料または混合ホスト材料として使用され得;良好なホール輸送能力を有し;素子の製造において結晶化を防ぎ;層を形成するのに好適であり;素子の電流密度を改良し、それにより素子の駆動電圧を減少させる。【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それを含む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およびより速い応答時間を提供する利点を有する、自己発光型素子である。有機EL素子は最初に、発光層を形成するための材料として、小さな芳香族ジアミン分子、およびアルミニウム錯体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、蛍光材料と比較して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)−ピリジナト−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。
発光材料は、色純度、発光効率および安定性を改良するために発光材料(ドーパント)とのホスト材料の組み合わせで使用され得る。発光材料(ドーパント)/ホスト材料のシステムにおいて、ホスト材料は発光素子の効率および能力に大きな影響を与えるので、ホスト材料の選択は重要である。現在まで、4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル(CBP)は、最も広く知られているリン光性ホスト材料である。さらに、ホスト材料として、ホールブロッキング層に使用された、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)を利用することによってパイオニア(日本)等は高性能な有機EL素子を開発した。
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。リン光性ホスト材料を含む有機EL素子は、蛍光ホスト材料を含むものよりも、高い電流効率(cd/A)および高い駆動電圧を提供する。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)の点では利点が無い。(3)さらに、有機EL素子の動作寿命および発光効率は満足のいくものではない。
一方で、銅フタロシアニン(CuPc)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TPD)、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(MTDATA)などが、有機EL素子においてホール注入および輸送材料として使用されている。しかしながら、材料を含む有機EL素子は低い量子効率および短い動作寿命を有する。なぜなら、有機EL素子が高電流で駆動される場合、熱ストレスがアノードとホール注入層との間に生じ、それによって素子の動作寿命が急速に減少するからである。さらに、ホールはホール注入層に使用される有機材料において大いに動くので、ホール−電子荷電平衡が壊れ、量子効率(cd/A)が減少する。
国際公開WO2009/148015号は有機EL素子のための化合物を開示しており、カルバゾール、ジベンゾフランおよびジベンゾチオフェンを含むヘテロアリール基が、フルオレン、カルバゾール、ジベンゾフランおよびジベンゾチオフェンを、インデン、インドール、ベンゾフランおよびベンゾチオフェンを含むヘテロアリール基と縮合することによって形成される多環式化合物の骨格において炭素原子に直接結合する。
さらに、米国特許出願公開第US2011/0279020A1号は、有機EL素子のための化合物を開示しており、2つのカルバゾールが炭素原子間の単結合により互いに結合している。
しかしながら、公報の化合物を含む有機EL素子は、電力効率、発光効率、量子効率および動作寿命が満足のいくものではない。
本発明の目的は、高い発光効率、長い動作寿命を有し、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層またはホール輸送層において有機エレクトロルミネセンス化合物を含む、高効率および長い寿命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、上記の目的は以下の式1:
Figure 2015517212
(式中、
Aは以下の式2:
Figure 2015517212
によって表され、
式2はを介して式1の化合物に結合し;
Zは以下の式3:
−(L−Ar (3)
によって表され、
式3はを介して式1の化合物に結合し;
およびLは各々独立して、単結合、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリーレン基、または置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン基を表し;
XおよびYは各々独立して、−O−、−S−、−N(R)−、−C(R)(R)−もしくは−Si(R)(R10)−を表し;
ArおよびR〜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5〜30員ヘテロアリール基、−NR1112、または−SiR131415を表し;あるいはqが1であり、Rが式2の基ではなく、pが1であり、Rが式2の基ではないという条件で、隣接する置換基に結合して、炭素原子が、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いてもよい単環または多環、3〜30員脂環式または芳香環を形成し;
〜R15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5〜30員ヘテロアリール基を表し;あるいは隣接する置換基に結合して、単環または多環、3〜30員脂環式または芳香環を形成し;
mおよびnは各々独立して0〜2の整数を表し;mが2である場合、Lの各々は同じまたは異なり、nが2である場合、Lの各々は同じまたは異なり;
pおよびqは各々独立して0または1の整数を表し;p+q=1であり;
sおよびtは各々独立して1または2の整数を表し;sが2である場合、Rの各々は同じまたは異なり、tが2である場合、Rの各々は同じまたは異なり;
ヘテロアリール(アリーレン)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む)
によって表される化合物によって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、それらが、高い発光効率および長い動作寿命を有し、それにより長い駆動寿命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という利点を有する。さらに、本発明に係る有機エレクトロルミネセンス化合物は、リン光性ホスト材料、ホール輸送材料または混合ホスト材料として使用され得;ホール輸送の優れた能力を有し;素子の製造における結晶化を防ぎ;層を形成するのに好適であり;素子の電流密度を改良し、それにより素子の駆動電圧を減少させる。
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、有機エレクトロルミネセンス化合物を含む有機エレクトロルミネセンス材料および該材料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;「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、好ましくは5〜7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;「5〜30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5〜30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。
式1〜3のL、L、ArおよびR〜R15基における置換アルキル基、置換アリール(アリーレン)基、および置換ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)基の置換基は各々独立して、重水素;ハロゲン;シアノ基;カルボキシル基;ニトロ基;ヒドロキシル基;(C1−C30)アルキル基;ハロ(C1−C30)アルキル基;(C6−C30)アリール基;5〜30員ヘテロアリール基;(C6−C30)アリールで置換された5〜30員ヘテロアリール基;5〜30員ヘテロアリールで置換された(C6−C30)アリール基;(C3−C30)シクロアルキル基;3〜7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;モノ−またはジ(C1−C30)アルキルアミノ基;モノ−またはジ(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;および(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つである。
本発明に係る式1の化合物は、以下の式4〜9:
Figure 2015517212
(式中、
A、Z、X、R〜R、pおよびqは式1に定義されている通りである)
からなる群から選択される。
上記の式における置換基は以下に具体的に定義されている。
Aは好ましくは、以下の式10:
Figure 2015517212
(式中、
式10はを介して式1および4〜9の化合物に結合し;
Y、R、R、n、sおよびtは請求項1に定義されている通りであり;
19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5〜30員ヘテロアリール基、好ましくは水素または非置換(C1−C30)アルキル基を表し;あるいは隣接する置換基に結合して、炭素原子が、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いてもよい、単環または多環、3〜30員脂環式または芳香環を形成し;
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む)
によって表される。
Xは好ましくは、−O−、−S−、または−C(R)(R)−を表す。
Yは好ましくは、−O−、−S−、または−N(R)−;より好ましくは−N(R)−を表す。
Zは好ましくは式3を表し、式中、Arは、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5〜30員ヘテロアリール基、−NR1112、または−SiR131415を表す。より好ましくは、Zは式3を表し、式中、Lは、単結合または置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン基を表し、Arは、非置換(C1−C10)アルキル基、非置換もしくは(C1−C10)アルキルで置換された(C6−C20)アリール基、非置換もしくは(C1−C10)アルキルで置換された5〜20員ヘテロアリール基、または−NR1112を表す。
より好ましくは、Zは以下の式11:
Figure 2015517212
(式中、
式11はを介して式1および4〜9の化合物に結合し;
Zは、−O−、−S−、−N(R20)−、−C(R21)(R22)−または−Si(R23)(R24)−を表し;
16〜R18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5〜30員ヘテロアリール基、−NR2526、または−SiR272829;好ましくは水素または非置換(C1−C30)アルキル基を表し;あるいは隣接する置換基に結合して、炭素原子が、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いてもよい、単環もしくは多環、3〜30員脂環式もしくは芳香環を形成し;
20〜R29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5〜30員ヘテロアリール基;好ましくは水素、非置換(C1−C30)アルキル基、または非置換(C6−C30)アリール基を表し;あるいは隣接する置換基に結合して、単環もしくは多環、3〜30員脂環式もしくは芳香環を形成し;
mは0〜2、好ましくは0または1の整数を表し;
rは0または1、好ましくは0の整数を表し;
uは1〜3の整数を表し;uが2以上の整数である場合、R17の各々は同じまたは異なり;
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む)
を表す。
好ましくは、R〜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5〜30員ヘテロアリール基、−NR1112、または−SiR131415を表し;あるいは隣接する置換基に結合して、単環、3〜30員芳香族炭化水素環を形成する。より好ましくは、R〜Rは各々独立して、水素;非置換(C1−C10)アルキル基;非置換または(C1−C10)アルキルもしくは(C6−C20)アリール基で置換された(C6−C20)アリール基;非置換または(C1−C10)アルキルもしくは(C6−C20)アリール基で置換された5〜20員ヘテロアリール基;または−NR1112を表し;あるいは隣接する置換基に結合して、単環、3〜30員芳香族炭化水素環を形成する。さらにより好ましくは、R〜Rは各々独立して水素を表す。
好ましくは、R〜R10は各々独立して、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5〜30員ヘテロアリール基を表す。
好ましくは、R11〜R15は各々独立して、水素;非置換(C1−C30)アルキル基;あるいは非置換または(C1−C30)アルキルもしくは(C6−C30)アリールで置換された(C6−C30)アリール基を表す。
本発明の有機エレクトロルミネセンス化合物は以下の化合物を含む:
Figure 2015517212
Figure 2015517212
Figure 2015517212
Figure 2015517212
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス化合物は、当該分野において公知の方法、例えば以下の反応スキーム1および2に従って調製され得る。
[反応スキーム1]
Figure 2015517212
[反応スキーム2]
Figure 2015517212
式中、A、Z、XおよびR〜R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。
本発明はさらに、式1の有機エレクトロルミネセンス化合物を含む有機エレクトロルミネセンス材料および該材料を含む有機エレクトロルミネセンス素子を提供する。材料は、本発明のみに係る有機エレクトロルミネセンス化合物から構成され得るか、またはさらに有機エレクトロルミネセンス材料に一般に使用されている従来の材料を含んでもよい。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の電極との間の少なくとも1つの有機層を含んでもよく、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。有機層はさらに、発光層と、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なる群から選択される少なくとも1つの層とを含む。
本発明の式1の有機エレクトロルミネセンス化合物は、発光層およびホール輸送層の少なくとも1つに含まれ得る。ホール輸送層に使用される場合、本発明の式1の有機エレクトロルミネセンス化合物は、ホール輸送材料として含まれ得る。発光層に使用される場合、本発明の式1の有機エレクトロルミネセンス化合物はホスト材料として含まれ得る。好ましくは、発光層は少なくとも1つのドーパントを含んでもよい。必要な場合、本発明の式1の有機エレクトロルミネセンス化合物に加えて他の化合物がさらに、第2のホスト材料として含まれてもよい。
ドーパントは好ましくは1つ以上のリン光性ドーパントである。本発明の有機エレクトロルミネセンス素子に適用されるリン光性ドーパント材料は、特に限定されないが、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)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)のオルトメタル化錯体化合物、さらにより好ましくはオルトメタル化イリジウム錯体化合物から選択され得る。
リン光性ドーパントは特に以下を含む:
Figure 2015517212
Figure 2015517212
本発明はさらに、有機エレクトロルミネセンス素子のための材料を提供する。材料は第1のホスト材料および第2のホスト材料を含み、第1のホスト材料は本発明の有機エレクトロルミネセンス化合物を含み得る。第1のホスト材料および第2のホスト材料は重量比が1:99から99:1の範囲であり得る。
第2のホスト材料は公知のリン光性ホストのいずれか、好ましくは以下の式12および13から選択されるリン光性ホストであってもよい:
(Cz−L−M (12)
(Cz)−L−M (13)
式中、
Czは以下の構造:
Figure 2015517212
を表し、
30およびR31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5〜30員ヘテロアリール基、またはR323334Si−を表し;R32〜R34は各々独立して、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)アリール基を表し;R30の各々またはR31の各々は同じまたは異なり;Lは、化学結合、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5もしくは30員ヘテロアリーレン基を表し;Mは、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5もしくは30員ヘテロアリール基を表し;e〜hは各々独立して0〜4の整数を表す。
特に、第2のホスト材料は以下を含む(TPSはトリフェニルシラン基を意味する):
Figure 2015517212
Figure 2015517212
Figure 2015517212
本発明の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の電極との間の少なくとも1つの有機層を含んでもよく、有機層は発光層を含み、発光層は本発明の有機エレクトロルミネセンス材料およびリン光性ドーパントを含み、有機エレクトロルミネセンス材料は好ましくは、発光層において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により表される有機エレクトロルミネセンス化合物に加えて、有機層中にアリールアミン系の化合物およびスチリルアリールアミン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、式1によって表される有機エレクトロルミネセンス化合物に加えて、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。
さらに、本発明の有機エレクトロルミネセンス素子は、本発明に係る有機エレクトロルミネセンス化合物以外に、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;さらに、必要に応じて、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。
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス素子を構成する各層を形成するために、真空蒸発、スパッタリング、プラズマ、イオンプレーティング法などの乾燥フィルム形成法、またはスピンコーティング、ディップコーティング、フローコーティング法などの湿潤フィルム形成法が使用されてもよい。
湿潤フィルム形成法を使用する場合、薄いフィルムが、エタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの適切な溶媒中で各層を構成する材料を溶解または分散することによって形成される。溶媒は、層を形成する際にあらゆる問題を生じずに、各層を構成する材料が溶媒中に溶解または分散する限り、特に制限されない。
本明細書以下に、本発明の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、およびそ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−1の調製
Figure 2015517212
化合物C−1−1の調製
2−ブロモ−7−ヨード−9,9−ジメチル−9H−フルオレン(25.0g、62.6mmol)、9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イルボロン酸(16.3g、56.9mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(O)[Pd(PPh](3.6g、3.1mmol)およびNaCO(19.9g、216.0mmol)をフラスコに加えた後、トルエン(400.0ml)、エタノール(EtOH)(100.0ml)および蒸留水(100.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解し、反応混合物を120℃にて3時間撹拌した。反応後、蒸留水をゆっくり加えることによって反応を完了し、有機層を酢酸エチレン(EA)で抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、カラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−1−1(27.5g、53.5mmol、収率:84%)を得た。
化合物C−1−2の調製
化合物C−1−1(27.5g、53.5mmol)、2−クロロアニリン(11.2ml、106.9mmol)、酢酸パラジウム(480.0mg、2.13mmol)、P(t−Bu)(トリ−t−ブチルホスフィン)(1.0ml、6.2mmol)およびカリウム−tert−ブトキシド(15.0g、133.6mmol)をフラスコに加え、トルエン(148.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を120℃にて24時間還流した。反応が完了した後、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、カラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−1−2(14.5g、25.8mmol、収率:48%)を得た。
化合物C−1−3の調製
化合物C−1−2(14.5g、25.8mmol)、酢酸パラジウム(290.0mg、1.29mmol)、トリ−t−ブチルホスホニウムテトラフルオロボレート(0.75g、2.58mmol)およびKCO(10.7g、77.5mmol)をフラスコに加え、ジメチルアセトアミド(DMA)(143.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を180℃にて24時間還流した。反応が完了した後、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、カラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−1−3(10.9g、20.7mmol、収率:66%)を得た。
化合物C−1の調製
化合物C−1−3(9.9g、18.8mmol)、ヨードベンゼン(3.2ml、28.3mmol)、CuI(1.8g、9.4mmol)、エチレンジアミン(1.26ml、18.8mmol)およびKPO(12.2g、56.6mmol)をフラスコに加え、トルエン(100.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を120℃にて24時間還流した。反応が完了した後、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、カラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−1(6.2g、10.3mmol、収率:55%)を得た。
実施例2:化合物C−22の調製
Figure 2015517212
化合物C−22−1の調製
1,3−ジブロモベンゼンおよび硫酸(250.0ml)をフラスコに加え、反応混合物を0℃の内部温度に冷却した。硝酸(28.6ml)をフラスコにゆっくり加え、反応混合物を30分間撹拌した。反応が完了した後、反応混合物を氷水に加え、得られた固体を濾過し、水でリンスした。固体をNaOHでリンスして中性の固体を生成した。固体をカラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−22−1(60.0g、213.5mmol、収率:50%)を得た。
化合物C−22−2の調製
化合物C−22−1(60.0g、213.5mmol)、ジベンゾ[b,d]チオフェン−4−イルボロン酸(40.6g、177.9mmol)、Pd(PPh(8.2g、7.1mmol)およびNaCO(56.6g、534.0mmol)をフラスコに加え、トルエン(520.0ml)、EtOH(260.0ml)および蒸留水(260.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を120℃にて3時間撹拌した。反応後、蒸留水をゆっくり加えることによって反応を完了し、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、カラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−22−2(42.0g、109.0mmol、収率:51%)を得た。
化合物C−22−3の調製
化合物C−22−2(10.5g、29.8mmol)、9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イルボロン酸(10.3g、35.8mmol)、Pd(PPh(1.4g、1.2mmol)およびKCO(12.3g、89.4mmol)をフラスコに加え、トルエン(100.0ml)、EtOH(45.0ml)および蒸留水(45.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を120℃にて3時間撹拌した。反応後、蒸留水をゆっくり加えることによって反応を完了し、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、カラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−22−3(8.5g、16.5mmol、収率:55%)を得た。
化合物C−22−4の調製
化合物C−22−3(42.0g、109.0mmol)をフラスコに加え、トリエチルホスファイト(250.0ml)および1,2−ジクロロベンゼン(200.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を150℃にて24時間撹拌した。反応が完了した後、残存溶媒を蒸留装置によって除去し、得られた有機層をカラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−22−4(10.5g、29.8mmol、収率:27%)を得た。
化合物C−22の調製
化合物C−22−4(8.5g、16.5mmol)、ヨードベンゼン(3.7ml、33.0mmol)、CuI(1.6g、8.2mmol)、エチレンジアミン(1.1ml、16.5mmol)およびKPO(10.5g、49.5mmol)をフラスコに加え、トルエン(100.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を120℃にて24時間還流した。反応が完了した後、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、カラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−22(4.5g、7.6mmol、収率:46%)を得た。
実施例3:化合物C−26の調製
Figure 2015517212
化合物C−26−1の調製
化合物C−22−1(60.0g、213.5mmol)、ジベンゾ[b,d]フラン−4−イルボロン酸(37.7g、177.9mmol)、Pd(PPh(10.2g、8.8mmol)およびNaCO(56.6g、534.0mmol)をフラスコに加え、トルエン(520.0ml)、EtOH(260.0ml)および蒸留水(260.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を120℃にて3時間撹拌した。反応後、蒸留水をゆっくり加えることによって反応を完了し、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、カラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−26−1(42.0g、114.0mmol、収率:54%)を得た。
化合物C−26−2の調製
化合物C−26−1(10.0g、29.7mmol)、9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イルボロン酸(10.2g、35.7mmol)、Pd(PPh(1.4g、1.2mmol)およびKCO(12.3g、89.4mmol)をフラスコに加え、トルエン(100.0ml)、EtOH(45.0ml)および蒸留水(45.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を120℃にて3時間撹拌した。反応後、蒸留水をゆっくり加えることによって反応を完了し、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、カラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−26−2(8.0g、16.0mmol、収率:54%)を得た。
化合物C−26−3の調製
化合物C−26−2(42.0g、114.0mmol)をフラスコに加え、トリエチルホスファイト(250.0ml)および1,2−ジクロロベンゼン(200.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を150℃にて24時間撹拌した。反応が完了した後、残存溶媒を蒸留装置によって除去し、得られた有機層をカラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−26−3(10.5g、29.7mmol、収率:26%)を得た。
化合物C−26の調製
化合物C−26−3(8.0g、16.0mmol)、ヨードベンゼン(3.6ml、32.0mmol)、CuI(1.5g、8.0mmol)、エチレンジアミン(1.1ml、16.0mmol)およびKPO(10.2g、48.1mmol)をフラスコに加え、トルエン(100.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を120℃にて24時間還流した。反応が完了した後、有機層をEAで抽出し、MgSOで乾燥させて残存水分を除去した。得られた有機層をカラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−26(4.5g、7.8mmol、収率:49%)を得た。
実施例4:化合物C−12の調製
Figure 2015517212
化合物C−12−1の調製
トルエン(600.0ml)を2−ブロモ−9,9−ジメチルフルオレン(56.0g、0.20mol)、2−クロロアニリン(31.0g、0.24mol)、酢酸パラジウム(1.5g、0.001mol)、P(t−Bu)(4.0ml、0.021mol)およびCsCO(143.0g、0.439mol)に加えた。混合物を120℃にて12時間撹拌した。反応が完了した後、混合物を蒸留水でリンスし、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させた後、ロータリエバポレータを使用して残存溶媒を除去した。得られた有機層をカラムクロマトグラフィーにより精製して化合物C−12−1(65.0g、収率:92%)を得た。
化合物C−12−2の調製
DMA(1000.0ml)を化合物C−12−1(65.0g、0.20mol)、酢酸パラジウム(2.3g、0.01mol)、ジ−tert−ブチル(メチル)ホスホニウムテトラフルオロボレート(5.9g、0.02mol)およびNaCO(64.0g、0.60mol)に加えた。混合物を190℃にて16時間撹拌した。反応が完了した後、混合物を蒸留水でリンスし、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させた後、残存溶媒をロータリエバポレータを使用することによって除去した。得られた有機層をカラムクロマトグラフィーにより精製して化合物C−12−2(31.0g、収率:54%)を得た。
化合物C−12−3の調製
化合物C−12−2(10.0g、0.035mol)およびジメチルホルムアミド(DMF)(500.0ml)を二口丸底フラスコ(2L)に加え、反応混合物を0℃にて10分間撹拌した。N−ブロモスクシンイミド(NBS)(6.0g、0.03mol)をDMF(350.0ml)に加えた後、溶液をフラスコにゆっくり加え、混合物を0℃にて6時間撹拌した。反応が完了した後、蒸留水を加えることによって混合物を中和し、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させた後、残存溶媒をロータリエバポレータを使用することによって除去した。得られた有機層を、展開溶媒としてEAを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製して化合物C−12−3(10.0g、収率:78%)を得た。
化合物C−12−4の調製
化合物C−12−3(11.2g、31.0mmol)、9−フェニルカルバゾール−3−ボロン酸(11.0g、35.7mmol)、Pd(PPh(1.8g、1.6mmol)、KCO(11.0g、78.0mmol)、トルエン(120.0ml)、エタノール(40.0ml)および蒸留水(40.0ml)を丸底フラスコ(500ml)に加えた。反応混合物を120℃にて12時間撹拌した。反応が完了した後、混合物を蒸留水でリンスし、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させた後、残存溶媒をロータリエバポレータを使用することによって除去した。得られた有機層をカラムクロマトグラフィーにより精製して化合物C−12−4(13.6g、収率:84%)を得た。
化合物C−12の調製
化合物C−12−4(6.0g、11.4mmol)、4−ブロモビフェニル(2.9g、12.5mmol)、CuI(1.0g、5.7mmol)、エチレンジアミン(1.5ml、23.0mmol)、KPO(6.0g、29.0mmol)およびトルエン(60.0ml)を丸底フラスコ(250ml)に加えた後、反応混合物を120℃に加熱し、12時間撹拌した。反応が完了した後、混合物を蒸留水でリンスし、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させた後、残存溶媒をロータリエバポレータを使用することによって除去した。得られた有機層をカラムクロマトグラフィーにより精製して化合物C−12(5.0g、収率:65%)を得た。
実施例5:化合物C−10の調製
化合物C−12−4(8.8g、16.7mmol)、ヨードベンゼン(2.8ml、25.1mmol)、CuI(1.6g、8.3mmol)、エチレンジアミン(1.1ml、16.7mmol)およびKPO(11.0g、50.3mmol)をフラスコに加え、トルエン(100.0ml)を加えることによって反応混合物を溶解した後、反応混合物を120℃にて24時間撹拌した。反応が完了した後、有機層をEAで抽出し、MgSOで乾燥させて残存水分を除去した。得られた有機層をカラムクロマトグラフィーにより分離して化合物C−10(6.0g、9.9mmol、収率:60%)を得た。
実施例6:化合物C−13の調製
Figure 2015517212
化合物C−12−4(7.0g、13.3mmol)、3−ブロモビフェニル(3.1g、13.3mmol)、CuI(1.3g、6.7mmol)、エチレンジアミン(2.0ml、26.6mmol)、KPO(7.0g、33.0mmol)およびトルエン(70.0ml)を丸底フラスコ(250ml)に加えた後、反応混合物を120℃に加熱し、12時間撹拌した。反応が完了した後、混合物を蒸留水でリンスし、有機層をEAで抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させた後、残存溶媒をロータリエバポレータを使用することによって除去した。得られた有機層をカラムクロマトグラフィーにより精製して化合物C−13(6.4g、収率:71%)を得た。
実施例7:化合物C−24の調製
Figure 2015517212
化合物C−24−2の調製
化合物C−24−1(29.0g、128.0mmol)、Pd(PPh(4.9g、4.3mmol)、NaCO(28.0g、267.0mmol)、トルエン(450.0ml)、エタノール(150.0ml)および蒸留水(150.0ml)を丸底フラスコ(2L)に加え、反応混合物を120℃にて1.5時間撹拌した。反応混合物をEA/蒸留水で抽出し、得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留した。粗生成物を、展開溶媒として塩化メチレン(MC)およびヘキサンを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製して、黄色の固体(34.0g、収率:70%)として化合物C−24−2を得た。
化合物C−24−3の調製
化合物C−24−2(34.0g、88.5mmol)、P(OEt)(250.0ml)および1,2−ジクロロベンゼン(250.0ml)を丸底フラスコ(2L)に加え、反応混合物を150℃にて3.5時間撹拌した。反応混合物を蒸留により分離し、EA/蒸留水で抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留した。粗生成物を、展開溶媒としてMCおよびヘキサンを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製して、白色固体(14.6g、収率:47%)として化合物C−24−3を得た。
化合物C−24−4の調製
化合物C−24−3(6.0g、17.0mmol)、9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イルボロン酸(6.4g、22.0mmol)、Pd(PPh(984.0mg、0.85mmol)、KCO(5.9g、43.0mmol)、トルエン(80.0ml)、エタノール(20.0ml)および蒸留水(20.0ml)を丸底フラスコ(500ml)に加え、反応混合物を120℃にて4時間撹拌した。反応混合物をEA/蒸留水で抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留した。粗生成物をクロロホルムを用いてシリカ上で濾過して、白色固体(5.0g、収率:57%)として化合物C−24−4を得た。
化合物C−24の調製
化合物C−24−4(4.4g、8.5mmol)、ヨードベンゼン(4.36g、21.4mmol)、CuI(814.0mg、4.3mmol)、KPO(5.4g、25.6mmol)、エチレンジアミン(1.2ml、17.0mmol)およびトルエン(45.0ml)を丸底フラスコ(250ml)に加え、反応混合物を120℃にて6時間撹拌した。反応混合物をEA/蒸留水で抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留した。粗生成物を、展開溶媒としてMCおよびヘキサンを用いたカラムクロマトグラフィーにより精製し、DMFで再結晶して、白色固体(1.0g、収率:20%)として化合物C−24を得た。
実施例8:化合物C−11の調製
3−(4−ブロモフェニル)−9−フェニル−9H−カルバゾール(3.2g、8.0mmol)、7,7−ジメチル−5−フェニル−5,7−ジヒドロインデノ[2,1−b]カルバゾール−2−イルボロン酸(3.9g、11.0mmol)、Pd(PPh(464.0mg、0.40mmol)、KCO(3.3g、243.0mmol)、トルエン(24.0ml)、エタノール(12.0ml)および蒸留水(12.0ml)を丸底フラスコ(500ml)に加え、反応混合物を120℃にて4時間撹拌した。反応混合物をEA/蒸留水で抽出した。得られた有機層をMgSOで乾燥させて残存水分を除去し、減圧下で蒸留した。粗生成物をクロロホルムを用いてシリカ上で濾過して化合物C−11を白色固体(2.2g、収率:41%)として得た。
実施例1〜8において調製した本発明の化合物の物理特性を以下の表1に提供する:
Figure 2015517212
素子実施例1:本発明に係る有機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
本発明に係る有機エレクトロルミネセンス化合物を使用して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、本発明に係る化合物C−1を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、9−(3−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル)−9’−フェニル−9H,9H’−3,3’−ビカルバゾールをホストとして真空蒸着装置の1つのセル内に導入し、トリス(4−メチル−2,5−ジフェニルピリジン)イリジウム(D−5)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、ホストおよびドーパントの全重量に基づいて、15重量%のドーパント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(Liq)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、それぞれ50重量%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、5050cd/mの輝度および12.5mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
素子実施例2:本発明に係る有機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
OLED素子を、ホール輸送層として化合物C−10、ホストとして9−フェニル−10−(4−フェニルナフタレン−1−イル)アントラセンおよびドーパントとして(E)−9,9−ジメチル−7−(4−(ナフタレン−2−イル(フェニル)アミノ)スチリル)−N,N−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミンを使用することを除いて、素子実施例1と同じ方法で製造した。
製造したOLED素子は、2050cd/mの輝度および28.5mA/cmの電流密度を有する青色の発光を示した。
素子実施例3:本発明に係る有機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
OLED素子を、ホール輸送層として化合物C−11を使用することを除いて、素子実施例1と同じ方法で製造した。
製造したOLED素子は、4000cd/mの輝度および7.4mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
素子実施例4:本発明に係る有機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
OLED素子を、ホール輸送層として化合物C−12を使用することを除いて、素子実施例1と同じ方法で製造した。
製造したOLED素子は、7000cd/mの輝度および13.5mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
素子実施例5:本発明に係る有機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
OLED素子を、ホール輸送層として化合物C−22を使用することを除いて、素子実施例1と同じ方法で製造した。
製造したOLED素子は、3000cd/mの輝度および41.1mA/cmの電流密度を有する青色の発光を示した。
素子実施例6:本発明に係る有機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
OLED素子を、ホール輸送層として化合物C−26を使用することを除いて、素子実施例1と同じ方法で製造した。
製造したOLED素子は、2000cd/mの輝度および3.7mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
素子実施例7:本発明に係る有機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
OLED素子を、ホール輸送層として化合物C−24を使用することを除いて、素子実施例1と同じ方法で製造した。
製造したOLED素子は、2000cd/mの輝度および5.5mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
素子実施例8:本発明に係る有機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
OLED素子を、ホール輸送層として化合物C−13を使用することを除いて、素子実施例1と同じ方法で製造した。
製造したOLED素子は、5520cd/mの輝度および10.5mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
比較例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
OLED素子を、20nmの厚さを有するホール輸送層を、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使用することによって蒸着させ、30nmの厚さを有する発光層を、ホストとして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トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(D−4)を使用することによってホール輸送層上に蒸着させ、10nmの厚さを有するホール遮断層を、ビス(2−メチル−8−キノリナト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)を使用することによって蒸着させたことを除いて、素子実施例1と同じ方法で製造した。
製造したOLED素子は、4080cd/mの輝度および12.0mA/cmの電流密度を有する緑色の発光を示した。
比較例2: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
OLED素子を、20nmの厚さを有するホール輸送層を、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使用することによって蒸着させ、30nmの厚さを有する発光層を、ホストとして9−フェニル−10−(4−フェニルナフタレン−1−イル)アントラセンおよびドーパントとして(E)−9,9−ジメチル−7−(4−(ナフタレン−2−イル(フェニル)アミノ)スチリル)−N,N−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミンを使用することによってホール輸送上に蒸着させたことを除いて、素子実施例1と同じ方法で製造した。
製造したOLED素子は、1010cd/mの輝度および16.8mA/cmの電流密度を有する青色の発光を示した。
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。

Claims (10)

  1. 以下の式1:
    Figure 2015517212
    (式中、
    Aは、以下の式2:
    Figure 2015517212
    によって表され、
    式2はを介して式1の化合物に結合し、
    Zは以下の式3:
    −(L−Ar (3)
    によって表され、
    式3はを介して式1の化合物に結合し;
    およびLは各々独立して、単結合、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリーレン基、または置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン基を表し;
    XおよびYは各々独立して、−O−、−S−、−N(R)−、−C(R)(R)−または−Si(R)(R10)−を表し;
    ArおよびR〜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5〜30員ヘテロアリール基、−NR1112、または−SiR131415を表し;あるいはqが1であり、Rが式2の基ではなく、pが1であり、Rが式2の基ではないという条件で、隣接する置換基に結合して、炭素原子が、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いてもよい単環または多環、3〜30員脂環式または芳香環を形成し;
    〜R15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5〜30員ヘテロアリール基を表し;あるいは隣接する置換基に結合して、単環または多環、3〜30員脂環式または芳香環を形成し;
    mおよびnは各々独立して0〜2の整数を表し;mが2である場合、Lの各々は同じまたは異なり、nが2である場合、Lの各々は同じまたは異なり;
    pおよびqは各々独立して0または1の整数を表し;p+q=1であり;
    sおよびtは各々独立して1または2の整数を表し;sが2である場合、Rの各々は同じまたは異なり、tが2である場合、Rの各々は同じまたは異なり;
    ヘテロアリール(アリーレン)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む)
    によって表される有機エレクトロルミネセンス化合物。
  2. 化合物が、以下の式4〜9:
    Figure 2015517212
    (式中、
    A、Z、X、R〜R、pおよびqは請求項1に定義されている通りである)
    からなる群から選択される1つである、請求項1に記載の有機エレクトロルミネセンス化合物。
  3. 、L、ArおよびR〜R15における置換アルキル基、置換アリール(アリーレン)基および置換ヘテロアリール(アリーレン)基の置換基は各々独立して、重水素;ハロゲン;シアノ基;カルボキシル基;ニトロ基;ヒドロキシル基;(C1−C30)アルキル基;ハロ(C1−C30)アルキル基;(C6−C30)アリール基;5〜30員ヘテロアリール基;(C6−C30)アリールで置換された5〜30員ヘテロアリール基;5〜30員ヘテロアリールで置換された(C6−C30)アリール基;(C3−C30)シクロアルキル基;3〜7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;モノまたはジ(C1−C30)アルキルアミノ基;モノまたはジ(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;および(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つである、請求項1に記載の有機エレクトロルミネセンス化合物。
  4. Aが以下の式10:
    Figure 2015517212
    (式中、
    式10はを介して式1および4〜9の化合物に結合し;
    Y、R、R、n、sおよびtは請求項1に定義されている通りであり;
    19は、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5〜30員ヘテロアリール基を表し;あるいは隣接する置換基に結合して、炭素原子が、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いてもよい、単環または多環、3〜30員脂環式または芳香環を形成し;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む)
    によって表される、請求項2に記載の有機エレクトロルミネセンス化合物。
  5. Xが、−O−、−Sまたは−C(R)(R)−を表し、RおよびRが請求項1に定義されている通りである、請求項2に記載の有機エレクトロルミネセンス化合物。
  6. Yが、−O−、−Sまたは−N(R)−を表し、Rが請求項1に定義されている通りである、請求項2に記載の有機エレクトロルミネセンス化合物。
  7. Zが式3によって表され、Arは、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5〜30員ヘテロアリール基、−NR1112または−SiR131415を表し、R11〜R15は請求項1に定義されている通りである、請求項2に記載の有機エレクトロルミネセンス化合物。
  8. Zが、以下の式11:
    Figure 2015517212
    (式中、
    式11はを介して式1および4〜9の化合物に結合し;
    Zは、−O−、−S−、−N(R20)−、−C(R21)(R22)−または−Si(R23)(R24)−を表し;
    16〜R18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5〜30員ヘテロアリール基、−NR2526または−SiR272829を表し;あるいは隣接する置換基に結合して、炭素原子が、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いてもよい、単環または多環、3〜30員脂環式または芳香環を形成し;
    20〜R29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5〜30員ヘテロアリール基を表し;あるいは隣接する置換基に結合して、単環または多環、3〜30員脂環式または芳香環を形成し;
    mは0〜2の整数を表し;
    rは0または1の整数を表し;
    uは1〜3の整数を表し;uが2以上である場合、R17の各々は同じまたは異なり;
    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む)
    によって表される、請求項7に記載の有機エレクトロルミネセンス化合物。
  9. 式1によって表される化合物が、
    Figure 2015517212
    Figure 2015517212
    Figure 2015517212
    Figure 2015517212
    からなる群から選択される、請求項1に記載の有機エレクトロルミネセンス化合物。
  10. 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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