JP2017520904A

JP2017520904A - 多成分ホスト材料及びそれを含む有機電界発光デバイス

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Publication number: JP2017520904A
Application number: JP2016564953A
Authority: JP
Inventors: ヒー−チュン・アン; ヨン−クウォン・キム; ドゥ−ヒョン・ムン; ス−ヒュン・リー; チ−シク・キム; ソン−ウー・リー; ジ−ソン・ジュン; キョン−ジン・パク; ナン−キュン・キム; ヨン−ジュン・チョ; キュン−フン・チョイ; ジェ−フン・シム; ヨー−ジン・ドー
Original assignee: ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ・コリア・リミテッド
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2017-07-27
Anticipated expiration: 2035-05-07
Also published as: CN114122300A; JP6700196B2; EP3140367B1; EP3140367A1; KR102395933B1; KR20150127548A; CN106232770A; US20170062730A1; EP3140367A4

Abstract

本発明は、陽極と陰極との間に少なくとも１つの発光層を備える有機電界発光デバイスに関し、発光層は、ホスト及びリン光性ドーパントを含み、ホストは、多成分ホスト化合物からなり、多成分ホスト化合物のうち少なくとも第１のホスト化合物は、ピリジンを含有するビカルバゾール誘導体であり、第２のホスト化合物は、窒素含有ヘテロアリール基を含むカルバゾール誘導体である。本発明によると、多成分ホスト化合物を使用する有機電界発光デバイスは、一成分のホストを使用する従来のデバイスと比較して高効率及び長寿命を有する。【選択図】なし

Description

本発明は、多成分ホスト材料及びそれを含む有機電界発光デバイスに関する。

電界発光（ＥＬ）デバイスは、より広い視覚野、より高いコントラスト比、及びより速い反応時間を提供するという利点を有する自発光デバイスである。最初の有機ＥＬデバイスは、発光層を形成するための材料として芳香族ジアミン小分子及びアルミニウム錯体を使用することにより、ＥａｓｔｍａｎＫｏｄａｋによって開発された（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１，９１３，１９８７参照）。

有機ＥＬデバイスは、有機発光材料への電圧の印加により電気エネルギーを光に変化させるものであり、陽極、陰極、及び２つの電極間に形成された有機層を一般的に備える。有機ＥＬデバイスの有機層は、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、電子阻止層（ＥＢＬ）、発光層（ＥＭＬ）（ホスト及びドーパント材料を含有する）、電子緩衝層、正孔阻止層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）などから構成され得、有機層内に使用される材料は、機能に応じて、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子阻止材料、発光材料、電子緩衝材料、正孔阻止材料、電子輸送材料、電子注入材料などに分類され得る。有機ＥＬデバイス内では、陽極からの正孔及び陰極からの電子が、電圧によって発光層内に注入され、高いエネルギーを有する励起子が、正孔と電子との再結合によって生成される。このエネルギーによって有機発光化合物は励起状態に移動し、有機発光化合物が励起状態から基底状態に戻るときのエネルギーから光を発する。

有機ＥＬデバイス内の発光効率を決定する最も重要な要素は、発光材料である。発光材料は、以下の特徴：高い量子効率、電子及び正孔の高い移動度、ならびに均一かつ安定した層の形成能を有する必要がある。発光材料は、発光色により青色発光材料、緑色発光材料、及び赤色発光材料に分類され、黄色発光材料または橙色発光材料をさらに含む。さらに、発光材料は、機能性の側面でホスト材料及びドーパント材料に分類される。近年、高い効率及び長い動作寿命を有する有機ＥＬデバイスの開発が急務である。特に、中型及び大型のＯＬＥＤパネルに必要なＥＬ特性を考慮すると、従来の発光材料と比較して非常に優れた発光材料の開発は緊急に必要とされている。このためにホスト材料は、好ましくは、固体状態の溶媒及びエネルギー伝達物質として、真空下で堆積するために高純度及び好適な分子量を有するべきである。さらに、ホスト材料は、熱安定性を保証するための高いガラス遷移温度及び熱分解温度、長寿命のための高い電気化学的安定性、非晶質の薄いフィルムの容易な形成能、隣接する層との良好な接着性、ならびに層間の非移動性を有する必要がある。

ドーパント／ホスト材料の混合システムが、色純度、発光効率、及び安定性を改善するために発光材料として使用され得る。概して、最も優れたＥＬ特性を有するデバイスは発光層を備え、ドーパントがホスト上にドープされる。ホスト材料は発光デバイスの効率及び性能に大幅に影響するため、ドーパント／ホスト材料システムが使用される場合、ホスト材料の選択は重要である。

国際公開第２０１３／１１２５５７Ａ１号は、ドーパント及び多成分ホストを含む有機ＥＬデバイスを開示する。上記の文献は、第１のホストとしてカルバゾール−カルバゾール骨格を有するホストを、そして第２のホストとしてベンゾチオフェン、ベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、またはジベンゾフラン系化合物を使用する。

本発明者らは、ピリジンを含有するビカルバゾール誘導体と、窒素含有ヘテロアリール基を含むカルバゾール誘導体とを有する多成分ホストをホストとして使用する有機ＥＬデバイスが、高効率及び長寿命を有することを見出した。

本発明の目的は、高効率及び長寿命を有する有機ＥＬデバイスを提供することである。

上記の目的は、陽極と陰極との間に少なくとも１つの発光層を備える有機ＥＬデバイスによって達成され得、発光層は、ホスト及びリン光性ドーパントを含み、ホストは、多成分ホスト化合物からなり、多成分ホスト化合物のうち少なくとも第１のホスト化合物は、ピリジンを含有するビカルバゾール誘導体である以下の式１により表され、第２のホスト化合物は、窒素含有ヘテロアリール基を含むカルバゾール誘導体である以下の式２により表され：

式中、
Ａｒ_１は、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール基を表し、
Ｌ_１及びＬ_２は、それぞれ独立して、単結合、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリーレン基を表し、置換アリーレン基の置換基（複数可）は、独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル基、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル基、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ６０）アリール基、置換もしくは非置換の３〜３０員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル基、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル基、置換もしくは非置換のジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル基、及び置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ基からなる群から選択されるか、あるいは、隣接する置換基間に連結して、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１個のヘテロ原子で炭素原子（複数可）の環が置換され得る、置換もしくは非置換の、単環式もしくは多環式の、（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環または芳香族環を形成し、
Ｒ_１〜Ｒ_１６、Ｒ_２１、及びＲ_２５〜Ｒ_３２は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル基、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル基、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ６０）アリール基、置換もしくは非置換の３〜３０員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル基、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル基、置換もしくは非置換のジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル基、または置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ基を表すか、あるいは、隣接する置換基間に連結して、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１個のヘテロ原子で炭素原子（複数可）の環が置換され得る、置換もしくは非置換の、単環式もしくは多環式の、（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環または芳香族環を形成し、
Ｒ_５〜Ｒ_８のうちの１つは、単結合を介してＲ_９〜Ｒ_１２のうちの１つに連結し、
Ａｒ_２は、置換もしくは非置換の窒素含有５〜３０員ヘテロアリール基を表し、
ｍは、０、１、２、３、または４を表し、
ヘテロアリール基は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１個のヘテロ原子を含有し、
ヘテロアリール基は、（Ｃ６−Ｃ２０）アリール基、トリ（Ｃ６−Ｃ１２）アリールシリル基、Ｓ−もしくはＯ−含有５〜１５員ヘテロアリール基、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル基で置換された（Ｃ６−Ｃ１５）アリール基、またはシアノ基で置換された（Ｃ６−Ｃ１５）アリール基で置換され得る、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニルなどの単環系ヘテロアリール基か、またはベンゾイミダゾリル、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、カルバゾリル、ナフチリジニル、フェナントリジニルなどの縮合環系ヘテロアリール基である。

本発明によると、高効率及び長寿命を有する有機ＥＬデバイスが提供され、本有機ＥＬデバイスを使用することによるディスプレイデバイスまたは照明デバイスの生産が可能である。

以降、本発明が詳細に記載される。しかしながら、以下の記載は本発明の説明を目的とするものであり、決して本発明の範囲の制限を目的とするものではない。

式１の化合物は、以下の式３、４、５、または６により表され得：

式中、
Ａｒ_１、Ｌ_１、Ｒ_１〜Ｒ_１６、Ｒ_２１、及びｍは、請求項１に定義されるとおりである。

式１中、Ａｒ_１は、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール基、好ましくは置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ１８）アリール基を表し得る。

式１及び２中、Ｌ_１及びＬ_２は、それぞれ独立して、単結合、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリーレン基、好ましくは単結合、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ１８）アリーレン基を表し得る。

式２中、Ａｒ_２は、置換もしくは非置換の窒素含有５〜３０員ヘテロアリール基、好ましくは、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニルなどの単環系ヘテロアリール基か、またはベンゾイミダゾリル、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、カルバゾリル、ナフチリジニル、フェナントリジニルなどの縮合環系ヘテロアリール基、より好ましくは、トリアジニル、ピリミジニル、キノリル、キナゾリニル、キノキサリニル、またはナフチリジニルを表し得る。

式２中、Ｒ_２５〜Ｒ_３２は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル基、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル基、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ６０）アリール基、置換もしくは非置換の３〜３０員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル基、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル基、置換もしくは非置換のジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル基、または置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ基、好ましくは水素、シアノ基、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ１０）アリールシリル基、非置換もしくはトリ（Ｃ６−Ｃ１０）アリールシリル基で置換されている（Ｃ６−Ｃ１５）アリール基、または非置換もしくは（Ｃ６−Ｃ１５）アリール基で置換されている１０〜２０員ヘテロアリール基を表し得るか、あるいは、隣接する置換基間に連結して、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１個のヘテロ原子で炭素原子（複数可）の環が置換され得る、置換もしくは非置換の、単環式もしくは多環式の、（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環または芳香族環を形成してもよい。

本明細書において、「（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（エン）」は、１〜３０個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐鎖アルキル（エン）（ここで炭素原子の数は、好ましくは１〜２０個、より好ましくは１〜１０個である）であることを意図し、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」は、２〜３０個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐鎖アルケニル（ここで炭素原子の数は、好ましくは２〜２０個、より好ましくは２〜１０個である）であることを意図し、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−メチルブタ−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もしくは分岐鎖アルキニル（ここで炭素原子の数は、好ましくは２〜２０個、より好ましくは２〜１０個である）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−メチルペンタ−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式もしくは多環式の炭化水素（ここで炭素原子の数は、好ましくは３〜２０個、より好ましくは３〜７個である）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。「３〜７員ヘテロシクロアルキル」は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰ、好ましくはＯ、Ｓ、及びＮからなる群から選択される少なくとも１個のヘテロ原子と、３〜７個、好ましくは５〜７個の環骨格原子と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（エン）」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式環または縮合環（ここで炭素原子の数は、好ましくは６〜２０個、より好ましくは６〜１５個である）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、フルオランテニルなどを含む。「３〜３０員ヘテロアリール（エン）」は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰ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個のヘテロ原子と、３〜３０個の環骨格原子とを有するアリール基であり、単環式環、または少なくとも１つのベンゼン環と縮合した縮合環であり、好ましくは３〜２０個、より好ましくは３〜１５個の環骨格原子を有し、部分的に飽和していてもよく、単結合（複数可）を介して少なくとも１つのヘテロアリールまたはアリール基をヘテロアリール基に連結させることによって形成されるものであり得、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、ピリダジニルなどの単環式環型ヘテロアリール、及び、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、カルバゾリル、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の縮合環型ヘテロアリールを含む。「窒素含有５〜３０員ヘテロアリール（エン）基」は、少なくとも１個のヘテロ原子Ｎ及び５〜３０個の環骨格原子を有するアリール基である。５〜２０個の環骨格原子及び１〜４個のヘテロ原子が好ましく、５〜１５個の環骨格原子がより好ましい。これは、単環式環、または少なくとも１つのベンゼン環と縮合した縮合環であり、部分的に飽和していてもよく、単結合（複数可）を介して少なくとも１つのヘテロアリールまたはアリール基をヘテロアリール基に連結させることによって形成されるものであり得、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニルなどの単環式環型ヘテロアリール、及び、ベンゾイミダゾリル、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、カルバゾリル、フェナントリジニルなどの縮合環型ヘテロアリールを含む。「ハロゲン」は、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩを含む。

本明細書において、「置換もしくは非置換の」という表現における「置換」とは、ある特定の官能基内の水素原子が、別の原子または基、すなわち置換基で置換されることを意味する。上記の式中の置換アルキル（エン）基、置換アルケニル基、置換アルキニル基、置換シクロアルキル基、置換アリール（エン）基、置換ヘテロアリール（エン）基、置換トリアルキルシリル基、置換トリアリールシリル基、置換ジアルキルアリールシリル基、置換されたモノもしくはジアリールアミノ基、または置換された単環式もしくは多環式の（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環または芳香族環の置換基は、それぞれ独立して、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、（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル基、（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル基、（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ基、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルチオ基、（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル基、（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルケニル基、３〜７員ヘテロシクロアルキル基、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールオキシ基、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールチオ基、非置換もしくは（Ｃ６−Ｃ３０）アリール基で置換されている３〜３０員ヘテロアリール基、非置換もしくは３〜３０員ヘテロアリール基で置換されている（Ｃ６−Ｃ３０）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、アミノ基、モノもしくはジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルアミノ基、モノもしくはジ（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、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルカルボニル基、（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシカルボニル基、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールカルボニル基、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、及び（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。

第１のホスト化合物としての式１の化合物は、以下の化合物からなる群から選択され得るが、これらに限定されない。

第２のホスト化合物としての式２の化合物は、以下の化合物からなる群から選択され得るが、これらに限定されない。

本発明による有機ＥＬデバイスは、陽極、陰極、及び２つの電極間の少なくとも１つの有機層を備えてもよく、この有機層は発光層を含み、発光層は、ホスト及びリン光性ドーパントを含み、ホストは、多成分ホスト化合物からなり、多成分ホスト化合物のうち少なくとも第１のホスト化合物は、ピリジンを含有するビカルバゾール誘導体である式１により表され、第２のホスト化合物は、窒素含有ヘテロアリール基を含むカルバゾール誘導体である式２により表される。

発光層とは、光が放出される層を意味し、単層または２つ以上の層からなる多層であってもよい。発光層内のホスト化合物に対するドーパント化合物のドーピング濃度は、好ましくは２０重量％未満である。

本発明の有機ＥＬデバイス内に含まれるドーパントは、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ＥＬデバイス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）、及び白金（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）、及び白金（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。

本発明の有機ＥＬデバイス内に含まれるドーパントは、以下の式７〜９により表される化合物からなる群から選択され得、

式中、
Ｌは、以下の構造から選択され：

Ｒ_１００は、水素、重水素、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル基、または置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル基を表し、
Ｒ_１０１〜Ｒ_１０９及びＲ_１１１〜Ｒ_１２３は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、非置換もしくはハロゲン（複数可）で置換された（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル基、シアノ基、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ基、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール基を表し、Ｒ_１２０〜Ｒ_１２３は、隣接する置換基（複数可）に連結して、置換もしくは非置換の縮合環、例えば、キノリンを形成してもよく、
Ｒ_１２４〜Ｒ_１２７は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル基、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール基を表し、Ｒ_１２４〜Ｒ_１２７がアリール基であるとき、それらは隣接する置換基（複数可）と連結して、置換もしくは非置換の、単環式もしくは多環式の、（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環、芳香族環、または芳香族複素環、例えばフルオレン、ジベンゾチオフェン、またはジベンゾフランを形成してもよく、
Ｒ_２０１〜Ｒ_２１１は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、非置換もしくはハロゲン（複数可）で置換された（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル基、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール基を表し、Ｒ_２０８〜Ｒ_２１１は、隣接する置換基（複数可）に連結して、置換もしくは非置換の、単環式もしくは多環式の、（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環、芳香族環、または芳香族複素環、例えばフルオレン、ジベンゾチオフェン、またはジベンゾフランを形成してもよく、
ｆ及びｇは、それぞれ独立して、１〜３の整数を表し、ｆまたはｇが２以上の整数である場合、Ｒ_１００のそれぞれは同じかまたは異なってもよく、
ｎは、１〜３の整数を表す。

ドーパント材料は、以下を含む：

本発明の有機ＥＬデバイスは、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る少なくとも１つの化合物を有機層内にさらに含むことができる。

本発明の有機ＥＬデバイスにおいて、有機層は、周期表の第１族の金属、第２族の金属、第４周期の遷移金属、第５周期の遷移金属、ランタニド、及びｄ遷移元素の有機金属からなる群から選択される少なくとも１つの金属、またはその金属を含む少なくとも１つの錯体化合物をさらに含むことができる。

好ましくは、本発明の有機ＥＬデバイスにおいて、カルコゲニド層、金属ハロゲン化物層、及び金属酸化物層から選択される少なくとも１つの層（以降、「表面層」）が、一方または両方の電極（複数可）の内面（複数可）上に配置され得る。具体的には、シリコンまたはアルミニウムのカルコゲニド（酸化物を含む）層が、発光媒体層の陽極表面上に配置され、金属ハロゲン化物層または金属酸化物層が、電界発光媒体層の陰極表面上に配置されることが好ましい。この表面層は、有機ＥＬデバイスの動作安定性をもたらす。好ましくは、カルコゲニドは、ＳｉＯ_Ｘ（１≦Ｘ≦２）、ＡｌＯ_Ｘ（１≦Ｘ≦１．５）、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮなどを含み、金属ハロゲン化物は、ＬｉＦ、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、希土類金属フッ化物などを含み、金属酸化物は、Ｃｓ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＣａＯなどを含む。

正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、またはそれらの組み合わせが、陽極と発光層との間に使用され得る。正孔注入層は、陽極から正孔輸送層または電子阻止層への正孔注入障壁（または正孔注入電圧）を低下させるために多層であってもよく、この多層のそれぞれは同時に２つの化合物を使用してもよい。正孔輸送層または電子阻止層も多層であり得る。

電子緩衝層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、またはそれらの組み合わせが、発光層と陰極との間に使用され得る。電子緩衝層は、電子の注入を制御し、また発光層と電子注入層との間の界面特性を改善させるために多層であってもよく、この多層のそれぞれは同時に２つの化合物を使用してもよい。正孔阻止層または電子輸送層も多層であり得、この多層のそれぞれは多成分の化合物を使用し得る。

好ましくは、本発明の有機ＥＬデバイスにおいて、電子輸送化合物と還元的ドーパントとの混合領域、または正孔輸送化合物と酸化的ドーパントとの混合領域が、一対の電極の少なくとも１つの表面上に配置され得る。この場合、電子輸送化合物はアニオンに還元され、したがって、電子を注入して混合領域から発光媒体へと輸送することがより容易になる。さらに、正孔輸送化合物はカチオンに酸化され、したがって、正孔を注入して混合領域から発光媒体へと輸送することがより容易になる。好ましくは、酸化的ドーパントは、様々なルイス酸及び受容体化合物を含み、還元的ドーパントは、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、及びこれらの混合物を含む。２つ以上の発光層を有し、かつ白色光を発する有機ＥＬデバイスを調製するために、還元的ドーパント層を電荷生成層として用いることができる。

本発明の有機ＥＬデバイスを構成する各層を形成するために、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンめっき法などの乾式フィルム形成法、またはインクジェット印刷法、ノズル印刷法、スロット印刷法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法などの湿式フィルム形成法が使用され得る。本発明による第１のホスト及び第２のホストを使用することによって層を形成するとき、同時堆積または混合堆積が使用され得る。

湿式フィルム形成法を使用する際、例えばトルエン、キシレン、アニソール、クロロベンゼン、エタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの好適な溶媒中に、各層を構成する材料を溶解または分散させることによって、薄いフィルムが形成される。溶媒は、各層を構成する材料がその溶媒中で可溶性または分散性であり、その溶媒が層の形成の際に問題を引き起こさないかぎり、特に限定されない。

さらに、本発明の有機ＥＬデバイスを使用することにより、ディスプレイデバイスまたは光デバイスが生産され得る。

以降、以下の実施例を参照して、本発明のホスト化合物を含むデバイスの発光特性が詳細に説明される。本発明によると、高効率及び長寿命を有する有機ＥＬデバイスが提供される。少なくとも２種類の誘導体を含むホスト材料は、以下の方法を含む少なくとも２つの方法によって堆積させることができる。

１．同時堆積：少なくとも２つの異なる材料を別々の坩堝に加え、２つ以上のセルに電流を同時に印加して材料を蒸発させる。

２．混合堆積：少なくとも２つの異なる材料を、堆積前に１つの坩堝内で混合し、次いでこの１つのセルに電流を印加して材料を蒸発させる。

デバイス実施例１−１〜１−１２：本発明による第１のホスト化合物及び第２のホスト化合物をホストとして同時堆積させることによるＯＬＥＤデバイスの生成

本発明の発光材料を含むＯＬＥＤデバイスを、次のとおりに生成した：ＯＬＥＤデバイス用のガラス基材（ＳａｍｓｕｎｇＣｏｒｎｉｎｇ、大韓民国）上の透明電極酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の薄いフィルム（１０Ω／ｓｑ）を、連続してトリクロロエチレン、アセトン、エタノール、及び蒸留水での超音波洗浄にかけ、次いでイソプロパノール中に保管した。次に、真空蒸着装置の基材ホルダ上にＩＴＯ基材を載置した。ＨＩ−１を真空蒸着装置のセル内に導入し、次いで装置のチャンバ内の圧力を１０^−６トルに制御した。その後、このセルに電流を印加して導入された材料を蒸発させ、それにより、８０ｎｍの厚さを有する第１の正孔注入層（ＨＩＬ）ＨＩ−１をＩＴＯ基材上に形成した。次いで、ＨＩ−２を真空蒸着装置の別のセル内に導入し、次いでこのセルに電流を印加して導入された材料を蒸発させ、それにより、３〜５ｎｍの厚さを有する第２の正孔注入層（ＨＩＬ）ＨＩ−２を第１の正孔注入層（ＨＩＬ）ＨＩ−１上に形成した。ＨＴ−１を、真空蒸着装置の別のセル内に導入した。その後、このセルに電流を印加して導入された材料を蒸発させ、それにより、２５〜４０ｎｍの厚さを有する正孔輸送層（ＨＴＬ）ＨＴ−１を正孔注入層ＨＩ−２上に形成した。正孔注入層及び正孔輸送層を形成した後、発光層（ＥＭＬ）を次のとおりに堆積させた。以下の表１に開示するホストとしての第１及び第２のホスト化合物を、真空蒸着装置の２つのセル内にそれぞれ導入し、以下の表１に列挙するドーパント材料を、別のセルに導入した。これら２つのホスト材料を１：１の同じ速度で蒸発させ、ドーパント材料を異なる速度で蒸発させ、またホスト及びドーパントの総重量に基づいて１５重量％のドープ量で堆積させて、４０ｎｍの厚さを有する発光層を正孔輸送層ＨＴ−１上に形成した。次に、ＥＴ−１またはＥＴ−２及びＥＩ−１を、別の２つのセル上で５：５〜４：６の速度で蒸発させて、３０〜３５ｎｍの厚さを有する電子輸送層（ＥＴＬ）を発光層上に形成した。電子輸送層上の電子注入層（ＥＩＬ）として２ｎｍの厚さを有するＥＩ−１を堆積させた後、別の真空蒸着装置により、電子注入層上にＡｌ陰極を堆積させた。その結果、ＯＬＥＤデバイスが生成された。

比較実施例１−１〜１−４：本発明による第１のホスト化合物のみをホストとして使用することによるＯＬＥＤデバイスの生成

デバイス実施例１−１〜１−１２と同じ様式でＯＬＥＤデバイスを生成したが、以下の表１に開示する比較実施例１−１〜１−４の第１のホスト化合物のみをホストとして発光層内に使用したことを除く。

比較実施例２−１〜２−７：本発明による第２のホスト化合物のみをホストとして使用することによるＯＬＥＤデバイスの生成

デバイス実施例１−１〜１−１２と同じ様式でＯＬＥＤデバイスを生成したが、以下の表１に開示する比較実施例２−１〜２−７の第２のホスト化合物のみをホストとして発光層内に使用したことを除く。

デバイス実施例及び比較実施例のデバイスを構成する詳細な構成要素は、以下の表１に提供されるとおりである。

デバイス実施例１−１〜１−１２、比較実施例１−１〜１−４、及び比較実施例２−１〜２−７で生成されたＯＬＥＤデバイスの、１，０００ニトの輝度における駆動電圧、発光効率、ＣＩＥ色座標、及び定電流で１５，０００ニトの輝度が１００％から９０％まで低減するのに要した寿命は、以下の表２に提供されるとおりである。

注：Ｘ^＊は「測定不可」を意味する。（比較実施例１−３のデバイスは非常に低い効率を有したため、上記の表２の比較実施例１−３のデバイスの１５，０００ニトの輝度における寿命を測定することは不可能であった。）

Claims

陽極と陰極との間に少なくとも１つの発光層を備える有機電界発光デバイスであって、前記発光層は、ホスト及びリン光性ドーパントを含み、前記ホストは、多成分ホスト化合物からなり、前記多成分ホスト化合物のうち少なくとも第１のホスト化合物は、ピリジンを含有するビカルバゾール誘導体である以下の式１により表され、第２のホスト化合物は、窒素含有ヘテロアリール基を含むカルバゾール誘導体である以下の式２により表され、

式中、
Ａｒ_１は、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール基を表し、
Ｌ_１及びＬ_２は、それぞれ独立して、単結合、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリーレン基を表し、前記置換アリーレン基の置換基（複数可）は、独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル基、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル基、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ６０）アリール基、置換もしくは非置換の３〜３０員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル基、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル基、置換もしくは非置換のジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル基、及び置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ基からなる群から選択されるか、あるいは、隣接する置換基間に連結して、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１個のヘテロ原子で炭素原子（複数可）の環が置換され得る、置換もしくは非置換の、単環式もしくは多環式の、（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環または芳香族環を形成し;
Ｒ_１〜Ｒ_１６、Ｒ_２１、及びＲ_２５〜Ｒ_３２は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル基、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル基、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル基、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ６０）アリール基、置換もしくは非置換の３〜３０員ヘテロアリール基、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル基、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル基、置換もしくは非置換のジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル基、または置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ基を表すか、あるいは、隣接する置換基間に連結して、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１個のヘテロ原子で炭素原子（複数可）の環が置換され得る、置換もしくは非置換の、単環式もしくは多環式の、（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環または芳香族環を形成し;
Ｒ_５〜Ｒ_８のうちの１つは、単結合を介してＲ_９〜Ｒ_１２のうちの１つに連結し、
Ａｒ_２は、置換もしくは非置換の窒素含有５〜３０員ヘテロアリール基を表し、
ｍは、０、１、２、３、または４を表し;
前記ヘテロアリール基は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１個のヘテロ原子を含有し、
前記ヘテロアリール基は、（Ｃ６−Ｃ２０）アリール基、トリ（Ｃ６−Ｃ１２）アリールシリル基、Ｓ−もしくはＯ−含有５〜１５員ヘテロアリール基、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル基で置換された（Ｃ６−Ｃ１５）アリール基、またはシアノ基で置換された（Ｃ６−Ｃ１５）アリール基で置換され得る、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、及びピリダジニルからなる群から選択される単環系ヘテロアリール基か、またはベンゾイミダゾリル、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、カルバゾリル、ナフチリジニル、及びフェナントリジニルからなる群から選択される縮合環系ヘテロアリール基である、有機電界発光デバイス。
式１の前記化合物は、以下の式３〜６により表され:

式中、
Ａｒ_１、Ｌ_１、Ｒ_１〜Ｒ_１６、Ｒ_２１、及びｍは、請求項１に定義されたとおりである、請求項１に記載の有機電界発光デバイス。
式１及び２中のＬ_１及びＬ_２は、それぞれ独立して、単結合、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ１８）アリーレン基を表す、請求項１に記載の有機電界発光デバイス。
式２中のＡｒ_２は、トリアジニル、ピリミジニル、キノリル、キナゾリニル、キノキサリニル、またはナフチリジニルである、請求項１に記載の有機電界発光デバイス。
式１により表される前記第１のホスト化合物は、以下の化合物からなる群から選択される、請求項１に記載の有機電界発光デバイス:
式２により表される前記第２のホスト化合物は、以下の化合物からなる群から選択される、請求項１に記載の有機電界発光デバイス: