JP2018522898A - ヘテロ環化合物およびこれを用いた有機発光素子 - Google Patents

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Abstract

本出願は、有機発光素子の寿命、効率、電気化学的安定性および熱的安定性を大きく向上させることができるヘテロ環化合物、および前記ヘテロ環化合物が有機化合物層に含有されている有機発光素子を提供する。

Description

本出願は、2015年7月27日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第10−2015−0106063号、2016年5月11日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第10−2016−0057665号、および2016年5月13日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第10−2016−0059084号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
本出願は、ヘテロ環化合物およびこれを用いた有機発光素子に関する。
電界発光素子は、自発光型表示素子の一種であって、視野角が広く、コントラストに優れているだけでなく、応答速度が速いという利点を有している。
有機発光素子は、2つの電極の間に有機薄膜を配置させた構造を有している。このような構造の有機発光素子に電圧が印加されると、2つの電極から注入された電子と正孔が有機薄膜で結合して対をなした後、消滅しながら光を発する。前記有機薄膜は、必要に応じて、単層または多層で構成される。
有機薄膜の材料は、必要に応じて、発光機能を有することができる。例えば、有機薄膜材料としては、それ自体が単独で発光層を構成できる化合物が使用されてもよく、またはホスト−ドーパント系発光層のホストまたはドーパントの役割を果たせる化合物が使用されてもよい。その他にも、有機薄膜の材料として、正孔注入、正孔輸送、電子阻止、正孔阻止、電子輸送、電子注入などの役割を果たせる化合物が使用されてもよい。
有機発光素子の性能、寿命または効率を向上させるために、有機薄膜の材料の開発が持続的に要求されている。
有機発光素子において使用可能な物質に要求される条件、例えば、適切なエネルギー準位、電気化学的安定性および熱的安定性などを満足させることができ、置換基に応じて有機発光素子で要求される多様な役割を果たせる化学構造を有する化合物を含む有機発光素子に対する研究が必要である。
本出願の一実施態様は、下記化学式1で表されるヘテロ環化合物を提供する:

前記化学式1において、
L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直接結合、または置換もしくは非置換のC〜C60のアリーレン基であり、
Ar1は、置換もしくは非置換であり、少なくとも1つのNを含むC〜C60のヘテロアリール基であり、
Ar2は、下記化学式3および4のうちのいずれか1つで表され、


前記化学式3および4において、
Y1〜Y4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のC〜C60の芳香族炭化水素環;または置換もしくは非置換のC〜C60の芳香族ヘテロ環であり、
R1〜R7は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルケニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルコキシ基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基;−SiRR’R”;−P(=O)RR’;およびC〜C20のアルキル基、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基、またはC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して、置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基である。
また、本出願の他の実施態様は、陽極、陰極、および前記陽極と陰極との間に備えられた1層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの1層以上が前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含む有機発光素子を提供する。
さらに、本出願の他の実施態様は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および下記化学式2で表される化合物を同時に含むことを特徴とする有機発光素子の有機物層用組成物を提供する。

前記化学式2において、
R1’〜R4’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルケニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルコキシ基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基;−SiRR’R”;−P(=O)RR’;およびC〜C20のアルキル基、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基、またはC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して、置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
L1’は、直接結合、または置換もしくは非置換のC〜C60のアリーレン基であり、
Ar1’は、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換であり、SおよびOのうちの少なくとも1つを含むC〜C60のヘテロアリール基であり、
Ar2’は、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であり、
R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であり、
m’、p’およびq’は、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
n’は、0〜2の整数である。
本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物は、有機発光素子の有機物層材料として使用可能である。前記ヘテロ環化合物は、有機発光素子において正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、電荷生成層などの材料として使用できる。特に、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子の電子輸送層、正孔輸送層、または発光層の材料として使用できる。また、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を有機発光素子に用いる場合、素子の駆動電圧を低下させ、光効率を向上させ、化合物の熱的安定性によって素子の寿命特性を向上させることができる。
また、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表される化合物は、同時に有機発光素子の発光層の材料として使用できる。また、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物と前記化学式2で表されるヘテロ環化合物を同時に有機発光素子に用いる場合、素子の駆動電圧を低下させ、光効率を向上させ、化合物の熱的安定性によって素子の寿命特性を向上させることができる。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。 本出願の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。 本出願の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。 化合物1−2の363nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−2の238nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−2のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−11の339nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−11の234nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−11のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−23の241nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−23の241nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−23のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−27の340nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−27の241nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−27のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−33の291nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−33の239nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−33のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−39の259nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−39の259nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−39のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−41の260nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−41の260nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−41のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−65の361nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−65の235nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−65のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−66の360nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−66の307nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−66のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−67の361nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−67の266nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−67のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−69の344nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−69の308nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−69のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−70の344nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−70の267nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−70のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−71の344nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−71の241nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−71のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−78の361nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−78の263nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−78のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−82の344nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−82の307nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−82のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−84の363nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−84の298nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−84のUV吸収スペクトルを示すものである。 化合物1−99の355nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。 化合物1−99の355nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。 化合物1−99のUV吸収スペクトルを示すものである。
以下、本出願について詳細に説明する。
本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物は、前記化学式1で表されることを特徴とする。より具体的には、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、前記のようなコア構造および置換基の構造的特徴によって有機発光素子の有機物層材料として使用できる。
前記化学式3および4において、*は、前記化学式1のL2と連結される位置を示したものである。
本出願の一実施態様によれば、前記化学式3は、下記構造式のうちのいずれか1つで表されてもよい。

前記構造式において、X1〜X6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、NR、S、O、またはCR’R”であり、
R8〜R14は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルケニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルコキシ基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基;−SiRR’R”;−P(=O)RR’;およびC〜C20のアルキル基、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基、またはC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して、置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であり、
mは、0〜8の整数であり、n、o、p、q、rおよびsは、それぞれ独立に、0〜6の整数である。
本出願の一実施態様によれば、前記化学式4は、下記構造式のうちのいずれか1つで表されてもよい。

前記構造式において、X7およびX8は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、NR、S、O、またはCR’R”であり、
R15〜R18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルケニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルコキシ基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基;−SiRR’R”;−P(=O)RR’;およびC〜C20のアルキル基、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基、またはC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して、置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であり、
tは、0〜7の整数である。
本出願の一実施態様によれば、前記化学式1は、下記化学式5〜10のうちのいずれか1つで表されてもよい。






前記化学式5〜10において、R1〜R6、R8、R9、R12、R13、R16、L1、Ar1、X1、X4、X5、m、n、q、r、およびtの定義は、前記化学式1および構造式における定義と同じである。
本出願の一実施態様において、前記化学式1のR1〜R6は、それぞれ独立に、水素または重水素であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記構造式のR8〜R18は、それぞれ独立に、水素;重水素;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記化学式1のR、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;または置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基である。
また、本出願の一実施態様に係る有機発光素子の有機物層用組成物は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表される化合物を同時に含むことを特徴とする。
本出願の一実施態様によれば、前記化学式2は、下記化学式11〜22のうちのいずれか1つで表されてもよい。












前記化学式11〜22において、L1’、Ar1’、Ar2’、R1’〜R4’、m’、n’、p’、およびq’の定義は、前記化学式2における定義と同じである。
本出願の一実施態様において、前記化学式2のm’、n’、p’およびq’がそれぞれ独立に、2以上の場合には、2以上のR1’〜R4’はそれぞれ、互いに同一でも異なっていてもよい。
本出願の一実施態様において、前記化学式2のR1’〜R4’は、それぞれ独立に、水素または重水素であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記化学式2のAr1’は、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;置換もしくは非置換であり、Sを含むC〜C60のヘテロアリール基;または置換もしくは非置換であり、Oを含むC〜C60のヘテロアリール基であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記化学式2のAr1’は、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アルキル基が置換されたフルオレン基、ジベンゾチオフェン基、またはジベンゾフラン基であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記化学式2のAr2’は、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記化学式2のAr2’は、フェニル基であってもよい。
本出願において、前記化学式1および2の置換基をより具体的に説明すれば、下記の通りである。
本明細書において、「置換もしくは非置換」とは、重水素;ハロゲン基;−CN;C〜C60のアルキル基;C〜C60のアルケニル基;C〜C60のアルキニル基;C〜C60のシクロアルキル基;C〜C60のヘテロシクロアルキル基;C〜C60のアリール基;C〜C60のヘテロアリール基;−SiRR’R”;−P(=O)RR’;C〜C20のアルキルアミン基;C〜C60のアリールアミン基;およびC〜C60のヘテロアリールアミン基からなる群より選択された1以上の置換基で置換もしくは非置換であるか、前記置換基のうちの2以上が結合した置換基で置換もしくは非置換であるか、前記置換基の中から選択された2以上の置換基が連結された置換基で置換もしくは非置換であることを意味する。例えば、「2以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、2個のフェニル基が連結された置換基と解釈されてもよい。前記追加の置換基は、追加的にさらに置換されていてもよい。前記R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基である。
本出願の一実施態様によれば、前記「置換もしくは非置換」とは、重水素、ハロゲン基、−CN、SiRR’R”、P(=O)RR’、C〜C20の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基、C〜C60のアリール基、およびC〜C60のヘテロアリール基からなる群より選択された1以上の置換基で置換もしくは非置換のものであり、
前記R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;重水素、ハロゲン基、−CN、C〜C20のアルキル基、C〜C60のアリール基、およびC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;重水素、ハロゲン、−CN、C〜C20のアルキル基、C〜C60のアリール基、およびC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;重水素、ハロゲン、−CN、C〜C20のアルキル基、C〜C60のアリール基、およびC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または重水素、ハロゲン、−CN、C〜C20のアルキル基、C〜C60のアリール基、およびC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基である。
前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子の置換される位置すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定せず、2以上置換される場合、2以上の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書において、前記ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素であってもよい。
本明細書において、前記アルキル基は、炭素数1〜60の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルキル基の炭素数は1〜60、具体的には1〜40、より具体的には1〜20であってもよい。具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、sec−ブチル基、1−メチル−ブチル基、1−エチル−ブチル基、ペンチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、ヘキシル基、n−ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、4−メチル−2−ペンチル基、3,3−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、ヘプチル基、n−ヘプチル基、1−メチルヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、オクチル基、n−オクチル基、tert−オクチル基、1−メチルヘプチル基、2−エチルヘキシル基、2−プロピルペンチル基、n−ノニル基、2,2−ジメチルヘプチル基、1−エチル−プロピル基、1,1−ジメチル−プロピル基、イソヘキシル基、2−メチルペンチル基、4−メチルヘキシル基、5−メチルヘキシル基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、前記アルケニル基は、炭素数2〜60の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルケニル基の炭素数は2〜60、具体的には2〜40、より具体的には2〜20であってもよい。具体例としては、ビニル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、3−メチル−1−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、アリル基、1−フェニルビニル−1−イル基、2−フェニルビニル−1−イル基、2,2−ジフェニルビニル−1−イル基、2−フェニル−2−(ナフチル−1−イル)ビニル−1−イル基、2,2−ビス(ジフェニル−1−イル)ビニル−1−イル基、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記アルキニル基は、炭素数2〜60の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルキニル基の炭素数は2〜60、具体的には2〜40、より具体的には2〜20であってもよい。
本明細書において、前記シクロアルキル基は、炭素数3〜60の単環もしくは多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、シクロアルキル基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、シクロアルキル基でもよいが、他の種類の環基、例えば、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記シクロアルキル基の炭素数は3〜60、具体的には3〜40、より具体的には5〜20であってもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、3−メチルシクロペンチル基、2,3−ジメチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、3−メチルシクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基、2,3−ジメチルシクロヘキシル基、3,4,5−トリメチルシクロヘキシル基、4−tert−ブチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記ヘテロシクロアルキル基は、ヘテロ原子としてO、S、Se、N、またはSiを含み、炭素数2〜60の単環もしくは多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、ヘテロシクロアルキル基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、ヘテロシクロアルキル基でもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記ヘテロシクロアルキル基の炭素数は2〜60、具体的には2〜40、より具体的には3〜20であってもよい。
本明細書において、前記アリール基は、炭素数6〜60の単環もしくは多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、アリール基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、アリール基でもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記アリール基は、スピロ基を含む。前記アリール基の炭素数は6〜60、具体的には6〜40、より具体的には6〜25であってもよい。前記アリール基の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、トリフェニル基、ナフチル基、アントリル基、クリセニル基、フェナントレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、フェナレニル基、ピレニル基、テトラセニル基、ペンタセニル基、フルオレニル基、インデニル基、アセナフチレニル基、ベンゾフルオレニル基、スピロビフルオレニル基、2,3−ジヒドロ−1H−インデニル基、これらの縮合環基などが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、前記スピロ基は、スピロ構造を含む基であって、炭素数15〜60であってもよい。例えば、前記スピロ基は、フルオレニル基に2,3−ジヒドロ−1H−インデン基またはシクロヘキサン基がスピロ結合した構造を含むことができる。具体的には、下記のスピロ基は、下記構造式の基のうちのいずれか1つを含むことができる。
本明細書において、前記ヘテロアリール基は、ヘテロ原子としてS、O、Se、N、またはSiを含み、炭素数2〜60の単環もしくは多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、前記多環とは、ヘテロアリール基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、ヘテロアリール基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基などであってもよい。前記ヘテロアリール基の炭素数は2〜60、具体的には2〜40、より具体的には3〜25であってもよい。前記ヘテロアリール基の具体例としては、ピリジル基、ピロリル基、ピリミジル基、ピリダジニル基、フラニル基、チオフェン基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、イソキサゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、トリアゾリル基、フラザニル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ジチアゾリル基、テトラゾリル基、ピラニル基、ティオピラニル基、ジアジニル基、オキサジニル基、チアジニル基、ジオキシニル基、トリアジニル基、テトラジニル基、キノリル基、イソキノリル基、キナゾリニル基、イソキナゾリニル基、キノゾリリル基、ナフチリジル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、イミダゾピリジニル基、ジアザナフタレニル基、トリアザインデン基、インドリル基、インドリジニル基、ベンゾチアゾリル基、ベンズオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチオフェン基、ベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、ジベンゾフラン基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、フェナジニル基、ジベンゾシロール基、スピロビ(ジベンゾシロール)、ジヒドロフェナジニル基、フェノキサジニル基、フェナントリジル基、イミダゾピリジニル基、チエニル基、インドロ[2,3−a]カルバゾリル基、インドロ[2,3−b]カルバゾリル基、インドリニル基、10,11−ジヒドロ−ジベンゾ[b,f]アゼピン基、9,10−ジヒドロアクリジニル基、フェナントラジニル基、フェノチアチアジニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、ベンゾ[c][1,2,5]チアジアゾリル基、5,10−ジヒドロジベンゾ[b,e][1,4]アザシリニル、ピラゾロ[1,5−c]キナゾリニル基、ピリド[1,2−b]インダゾリル基、ピリド[1,2−a]イミダゾ[1,2−e]インドリニル基、5,11−ジヒドロインデノ[1,2−b]カルバゾリル基などが挙げられるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、前記アミン基は、モノアルキルアミン基;モノアリールアミン基;モノヘテロアリールアミン基;−NH;ジアルキルアミン基;ジアリールアミン基;ジヘテロアリールアミン基;アルキルアリールアミン基;アルキルヘテロアリールアミン基;およびアリールヘテロアリールアミン基からなる群より選択されてもよいし、炭素数は特に限定されないが、1〜30のものが好ましい。前記アミン基の具体例としては、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、ジビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、9−メチル−アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基、ビフェニルナフチルアミン基、フェニルビフェニルアミン基、ビフェニルフルオレニルアミン基、フェニルトリフェニレニルアミン基、ビフェニルトリフェニレニルアミン基などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、アリーレン基は、アリール基に結合位置が2つあるもの、すなわち2価の基を意味する。これらは、それぞれ2価の基であることを除けば、前述のアリール基の説明が適用可能である。また、ヘテロアリーレン基は、ヘテロアリール基に結合位置が2つあるもの、すなわち2価の基を意味する。これらは、それぞれ2価の基であることを除けば、前述のヘテロアリール基の説明が適用可能である。
本出願の一実施態様によれば、前記化学式1は、下記化合物のうちのいずれか1つで表されてもよいが、これらにのみ限定されるものではない。














本出願の一実施態様によれば、前記化学式2は、下記化合物のうちのいずれか1つで表されてもよいが、これらにのみ限定されるものではない。




また、前記化学式1および2の構造に多様な置換基を導入することにより、導入された置換基の固有特性を有する化合物を合成することができる。例えば、有機発光素子の製造時に使用される正孔注入層物質、正孔輸送用物質、発光層物質、電子輸送層物質、および電荷生成層物質に主に使用される置換基を前記コア構造に導入することにより、各有機物層で要求する条件を満たす物質を合成することができる。
さらに、前記化学式1および2の構造に多様な置換基を導入することにより、エネルギーバンドギャップを微細に調節可能にし、一方で、有機物間における界面での特性を向上させ、物質の用途を多様化することができる。
一方、前記ヘテロ環化合物は、ガラス転移温度(Tg)が高くて熱的安定性に優れてある。このような熱的安定性の増加は、素子に駆動安定性を提供する重要な要因となる。
本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物は、多段階化学反応で製造することができる。一部の中間体化合物が先に製造され、その中間体化合物から化学式1または2の化合物が製造できる。より具体的には、本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物は、後述する製造例に基づいて製造できる。
また、本出願の他の実施態様は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表される化合物を同時に含むことを特徴とする有機発光素子の有機物層用組成物を提供する。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表される化合物に関する具体的な内容は、前述したものと同じである。
前記組成物中の前記化学式1で表されるヘテロ環化合物:前記化学式2で表される化合物の重量比は、1:10〜10:1であってもよく、1:8〜8:1であってもよく、1:5〜5:1であってもよいし、1:2〜2:1であってもよいが、これにのみ限定されるものではない。
前記組成物は、有機発光素子の有機物の形成時に用いることができ、特に、発光層のホストの形成時により好ましく用いることができる。
前記組成物は、2つ以上の化合物が単純混合されている形態であり、有機発光素子の有機物層の形成前にパウダー状態の材料を混合してもよく、適正温度以上で液状状態となっている化合物を混合してもよい。前記組成物は、各材料の融点以下では固体状態であり、温度を調整すれば液状に維持することができる。
本出願の他の実施態様は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含む有機発光素子を提供する。
また、本出願の一実施態様に係る有機発光素子は、陽極、陰極、および前記陽極と陰極との間に備えられた1層以上の有機物層を含み、前記有機物層のうちの1層以上が前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表される化合物を含むことを特徴とする。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子は、前述の化学式1で表されるヘテロ環化合物、および化学式2で表されるヘテロ環化合物を用いて1層以上の有機物層を形成することを除けば、通常の有機発光素子の製造方法および材料により製造できる。
前記化学式1で表される化合物、および前記化学式2で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子の製造時、真空蒸着法だけでなく、溶液塗布法によって有機物層に形成される。ここで、溶液塗布法とは、スピンコーティング、ディップコーティング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレー法、ロールコーティングなどを意味するが、これらにのみ限定されるものではない。
具体的には、本出願の一実施態様に係る有機発光素子は、陽極、陰極、および陽極と陰極との間に備えられた1層以上の有機物層を含み、前記有機物層のうちの1層以上は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含む。
また、本出願の一実施態様に係る有機発光素子は、陽極、陰極、および陽極と陰極との間に備えられた1層以上の有機物層を含み、前記有機物層のうちの1層以上は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表されるヘテロ環化合物を含む。
図1〜図3に、本出願の一実施態様に係る有機発光素子の電極と有機物層の積層順序を例示した。しかし、これらの図面によって本出願の範囲が限定されることを意図したわけではなく、当技術分野で知られている有機発光素子の構造が本出願にも適用可能である。
図1によれば、基板100上に、陽極200、有機物層300、および陰極400が順次に積層された有機発光素子が示される。しかし、このような構造にのみ限定されるものではなく、図2のように、基板上に、陰極、有機物層、および陽極が順次に積層された有機発光素子が実現されてもよい。
図3は、有機物層が多層の場合を例示したものである。図3による有機発光素子は、正孔注入層301、正孔輸送層302、発光層303、正孔阻止層304、電子輸送層305、および電子注入層306を含む。しかし、このような積層構造によって本出願の範囲が限定されるものではなく、必要に応じて、発光層を除いた残りの層は省略されてもよく、必要な他の機能層がさらに追加されてもよい。
本明細書に係る有機発光素子は、有機物層のうちの1層以上に前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含むか、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表されるヘテロ環化合物を同時に含むことを除けば、当技術分野で知られている材料および方法で製造できる。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、単独で有機発光素子の有機物層のうちの1層以上を構成することができる。しかし、必要に応じて、他の物質と混合して有機物層を構成してもよい。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子において電子輸送層、正孔阻止層、発光層の材料などに使用できる。一例として、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子の電子輸送層、正孔輸送層、または発光層の材料として使用できる。
また、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子において発光層の材料として使用できる。一例として、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子において発光層の燐光ホストの材料として使用できる。
さらに、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表されるヘテロ環化合物を含む有機物層は、必要に応じて、他の物質を追加的に含んでもよい。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子において電荷生成層の材料として使用できる。
前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子において電子輸送層、正孔阻止層、発光層の材料などに使用できる。一例として、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表されるヘテロ環化合物は、有機発光素子の電子輸送層、正孔輸送層、または発光層の材料として使用できる。
また、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表される化合物は、有機発光素子において発光層の材料として使用できる。一例として、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式2で表される化合物は、有機発光素子において発光層の燐光ホストの材料として使用できる。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式1のヘテロ環化合物、および前記化学式2のヘテロ環化合物以外の材料を下記に例示するが、これらは例示のためのものに過ぎず、本出願の範囲を限定するためのものではなく、当技術分野で公知の材料に代替されてもよい。
陽極材料としては、比較的仕事関数の大きい材料を用いることができ、透明導電性酸化物、金属または導電性高分子などを使用することができる。前記陽極材料の具体例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属またはこれらの合金;亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)のような金属酸化物;ZnO:AlまたはSnO:Sbのような金属と酸化物との組み合わせ;ポリ(3−メチル化合物の)、ポリ[3,4−(エチレン−1,2−ジオキシ)化合物の](PEDT)、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
陰極材料としては、比較的仕事関数の低い材料を用いることができ、金属、金属酸化物または導電性高分子などを使用することができる。前記陰極材料の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属またはこれらの合金;LiF/AlまたはLiO/Alのような多層構造の物質などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
正孔注入材料としては、公知の正孔注入材料を用いてもよいが、例えば、米国特許第4,356,429号に開示された銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、または文献[Advanced Material,6,p.677(1994)]に記載されているスターバースト型アミン誘導体類、例えば、トリス(4−カルバゾイル−9−イルフェニル)アミン(TCTA)、4,4’,4”−トリ[フェニル(m−トリル)アミノ]トリフェニルアミン(m−MTDATA)、1,3,5−トリス[4−(3−メチルフェニルフェニルアミノ)フェニル]ベンゼン(m−MTDAPB)、溶解性のある導電性高分子であるポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホン酸(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid)またはポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4−スチレンスルホネート)(Poly(3,4−ethylenedioxythiophene)/Poly(4−styrenesulfonate))、ポリアニリン/カンファースルホン酸(Polyaniline/Camphor sulfonic acid)またはポリアニリン/ポリ(4−スチレンスルホネート)(Polyaniline/Poly(4−styrene−sulfonate))などを使用することができる。
正孔輸送材料としては、ピラゾリン誘導体、アリールアミン系誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などが使用可能であり、低分子または高分子材料が使用されてもよい。
電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびその誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体などが使用可能であり、低分子物質だけでなく、高分子物質が使用されてもよい。
電子注入材料としては、例えば、LiFが当業界で代表的に使用されるが、本出願がこれに限定されるものではない。
発光材料としては、赤色、緑色または青色発光材料が使用可能であり、必要な場合、2以上の発光材料を混合して使用することができる。この時、2以上の発光材料を個別的な供給源として蒸着して使用するか、予備混合して1つの供給源として蒸着して使用することができる。また、発光材料として蛍光材料を使用してもよいが、燐光材料として使用してもよい。発光材料としては、単独として陽極と陰極からそれぞれ注入された正孔と電子を結合して発光させる材料が使用されてもよいが、ホスト材料とドーパント材料がともに発光に関与する材料が使用されてもよい。
発光材料のホストを混合して使用する場合には、同一系列のホストを混合して使用してもよく、他の系列のホストを混合して使用してもよい。例えば、nタイプのホスト材料またはPタイプのホスト材料のうちいずれか2種類以上の材料を選択して発光層のホスト材料として使用することができる。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子は、使用される材料によって、前面発光型、後面発光型、または両面発光型であってもよい。
本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物は、有機太陽電池、有機感光体、有機トランジスタなどを含めた有機電子素子においても、有機発光素子に適用されるのと類似の原理で作用することができる。
以下、実施例を通じて本明細書をより詳細に説明するが、これらは本出願を例示するためのものに過ぎず、本出願の範囲を限定するためのものではない。
<実施例>
<製造例1>化合物1−11−2の製造

1)化合物1−11−2の製造
2−ブロモジベンゾ[b,d]チオフェン5.0g(19.0mM)、9H−カルバゾール2.6g(15.8mM)、CuI3.0g(15.8mM)、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン1.9mL(15.8mM)、KPO 3.3g(31.6mM)を1,4−オキサン100mLに溶かした後、24時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物1−11−2 4.7g(85%)を得た。
2)化合物1−11−1の製造
化合物1−11−2 5g(14.3mM)とTHF100mLを入れた混合溶液を、−78℃で、2.5M n−BuLi7.4mL(18.6mM)を滴加し、室温で1時間撹拌した。反応混合物にトリメチルボレート(B(OMe))4.8mL(42.9mM)を滴加し、室温で2時間撹拌した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:MeOH=100:3)で精製し、DCMで再結晶して、目的化合物1−11−1 3.9g(70%)を得た。
3)化合物1−11の製造
1−11−1 7.5g(19.0mM)、2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン5.1g(19.0mM)、Pd(PPh 1.1g(0.95mM)、KCO 5.2g(38.0mM)をトルエン/EtOH/HO100/20/20mLに溶かした後、12時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物1−11 7.7g(70%)を得た。
前記製造例1における9H−カルバゾールの代わりに下記表1の中間体Aを用い、2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに下記表1の中間体Bを用いたことを除き、製造例1の製造と同様の方法で製造して、目的化合物Aを合成した。









<製造例2>化合物1−64の製造

1)化合物1−64−2の製造
2−ブロモジベンゾ[b,d]チオフェン5.0g(19.0mM)、(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ボロン酸5.5g(19.0mM)、Pd(PPh 1.1g(0.95mM)、KCO 5.2g(38.0mM)をトルエン/EtOH/HO 100/20/20mLに溶かした後、12時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、ヘキサンで再結晶して、目的化合物1−64−2 5.7g(70%)を得た。
2)化合物1−64−1の製造
化合物1−64−2 6.1g(14.3mM)とTHF100mLを入れた混合溶液を、−78℃で、2.5M n−BuLi7.4mL(18.6mM)を滴加し、室温で1時間撹拌した。反応混合物にトリメチルボレート(B(OMe))4.8mL(42.9mM)を滴加し、室温で2時間撹拌した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:MeOH=100:3)で精製し、DCMで再結晶して、目的化合物1−64−1 4.7g(70%)を得た。
3)化合物1−64の製造
化合物1−64−1 8.9g(19.0mM)、2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン5.1g(19.0mM)、Pd(PPh 1.1g(0.95mM)、KCO 5.2g(38.0mM)をトルエン/EtOH/HO100/20/20mLに溶かした後、12時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物1−64 8.7g(70%)を得た。
前記製造例2における(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ボロン酸の代わりに下記表2の中間体Cを用い、2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンの代わりに下記表2の中間体Dを用いたことを除き、製造例2と同様の方法で製造して、目的化合物Bを合成した。


<製造例3>化合物2−2の合成

1)化合物2−2−2の製造(Ref1)
2−ブロモジベンゾ[b,d]チオフェン4.2g(15.8mM)、9−フェニル−9H,9’H−3,3’−ビカルバゾール6.5g(15.8mM)、CuI3.0g(15.8mM)、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン1.9mL(15.8mM)、KPO 3.3g(31.6mM)を1,4−オキサン100mLに溶かした後、24時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物2−2−2 7.9g(85%)を得た。
2)化合物2−2−1の製造
化合物2−2−1 8.4g(14.3mmol)とTHF100mLを入れた混合溶液を、−78℃で、2.5M n−BuLi7.4mL(18.6mmol)を滴加し、室温で1時間撹拌した。反応混合物にトリメチルボレート4.8mL(42.9mmol)を滴加し、室温で2時間撹拌した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:MeOH=100:3)で精製し、DCMで再結晶して、目的化合物2−2−1 3.9g(70%)を得た。
3)化合物2−2の製造
化合物2−2−1 6.7g(10.5mM)、ヨードベンゼン2.1g(10.5mM)、Pd(PPh 606mg(0.52mM)、KCO 2.9g(21.0mM)をトルエン/EtOH/HO100/20/20mLに溶かした後、12時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物2−2 4.9g(70%)を得た。
<製造例4>化合物2−3の合成
化合物2−2の製造におけるヨードベンゼンの代わりに4−ヨード−1,1’−ビフェニルを用いたことを除き、化合物2−2の製造と同様の方法で製造して、目的化合物2−3(83%)を得た。
<製造例5>化合物ref2の合成

1)化合物ref2−2の製造
2−ブロモジベンゾフラン30.0g(121.4mM)とTHF300mLを入れた混合溶液を、−78℃で、1.8M LDA88.0mL(157.8mM)を滴加し、1時間撹拌した。反応混合物にヨード11.0g(42.9mmol)を入れて、室温で2時間撹拌した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM)で精製し、MeOHで再結晶して、目的化合物ref2−2 23.1g(51%)を得た。
2)化合物ref2−1の製造
化合物ref2−2 3.9g(10.5mM)、フェニルボロン酸1.3g(10.5mM)、Pd(PPh 606mg(0.52mM)、KCO 2.9g(21.0mM)をトルエン/EtOH/HO100/20/20mLに溶かした後、12時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物ref2−1 2.4g(70%)を得た。
3)化合物ref2の製造
化合物ref2−1 5.1g(15.8mM)、9−フェニル−9H,9’H−3,3’−ビカルバゾール6.5g(15.8mM)、CuI3.0g(15.8mM)、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン1.9mL(15.8mM)、KPO 3.3g(31.6mM)を1,4−オキサン100mLに溶かした後、24時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物ref2 8.7g(85%)を得た。
<製造例6>ref3の製造

(3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル)ボロン酸5.5g(19.0mmol)、2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン5.1g(19.0mM)、Pd(PPh 1.1g(0.95mM)、KCO 5.2g(38.0mM)をトルエン/エタノール/HO100/20/20mLに溶かした後、12時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物ref3 6.3g(70%)を得た。
<製造例7>化合物2−7の合成
前記化合物2−2の製造において、ヨードベンゼンの代わりに2−ブロモ−9,9−ジメチル−9水素−フルオレン(2−bromo−9,9−dimethyl−9H−fluorene)を用いて、化合物2−7を得た(収率69%)。
<製造例8>化合物2−9の合成
前記化合物2−2の製造において、ヨードベンゼンの代わりに2−ブロモジベンゾ[b,d]チオフェン(2−bromodibenzo[b,d]thiophene)を用いて、化合物2−9を得た(収率72%)。
<製造例9>化合物2−11の合成
前記化合物2−2の製造において、ヨードベンゼンの代わりに2−ブロモジベンゾ[b,d]フラン(2−bromodibenzo[b,d]furan)を用いて、化合物2−11を得た(収率68%)。
<製造例10>化合物ref4の製造

(3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル)ボロン酸5.5g(19.0mmol)、2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン5.1g(19.0mM)、Pd(PPh 1.1g(0.95mM)、KCO 5.2g(38.0mM)をトルエン/エタノール/HO100/20/20mLに溶かした後、12時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、化合物ref4 6.3g(70%)を得た。
<製造例11>化合物ref5の製造

(3−(ジベンゾ[b,d]チオフェン−4−イル)フェニル)ボロン酸5.8g(19.0mM)、2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン5.1g(19.0mM)、Pd(PPh 1.1g(0.95mM)、KCO 5.2g(38.0mM)をトルエン/エタノール/HO100/20/20mLに溶かした後、12時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、化合物ref5 6.5g(70%)を得た。
<製造例12>化合物ref6の合成

1)化合物ref6−2の製造
2−ブロモジゼンゾ[b,d]フラン4.7g(19.0mM)とTHF100mLを入れた混合溶液を、−78℃で、2.0Mリチウムジイソプロピルアミン11.4mL(22.8mM)を滴加し、−78℃で1時間撹拌した。反応混合物にトリメチルボレート4.8mL(42.9mM)を滴加し、室温で2時間撹拌した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:MeOH=100:3)で精製し、DCMで再結晶して、化合物ref6−2 3.9g(70%)を得た。
2)化合物ref6−1の製造
化合物ref6−2 5.5g(19.0mM)、2−ブロモ−4,6−ジフェニルピリミジン5.9g(19.0mM)、Pd(PPh 1.1g(0.95mM)、KCO 5.2g(38.0mM)をトルエン/エタノール/HO100/20/20mLに溶かした後、12時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、ヘキサンで再結晶して、化合物ref6−1 6.3g(70%)を得た。
3)化合物ref6の製造
化合物ref6−1 9.1g(19.0mM)、7,7−ジメチル−5,7−ジヒドロインデノ[2,1−b]カルバゾール4.5g(15.8mM)、CuI3.0g(15.8mM)、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン1.9mL(15.8mM)、KPO 3.3g(31.6mM)を1,4−オキサン100mLに溶かした後、24時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、化合物ref6 9.1g(85%)を得た。
<製造例13>化合物ref7の合成

1)化合物ref7−2の製造
4−ブロモジベンゾ[b,d]チオフェン5.0g(19.0mM)、9H−カルバゾール2.6g(15.8mM)、CuI3.0g(15.8mM)、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン1.9mL(15.8mM)、KPO 3.3g(31.6mM)を1,4−オキサン100mLに溶かした後、24時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、化合物ref7−2 4.7g(85%)を得た。
2)化合物ref7−1の製造
化合物ref7−2 5.0g(14.3mM)とTHF100mLを入れた混合溶液を、−78℃で、2.5M n−BuLi7.4mL(18.6mM)を滴加し、室温で1時間撹拌した。反応混合物にトリメチルボレート4.8mL(42.9mM)を滴加し、室温で2時間撹拌した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:MeOH=100:3)で精製し、DCMで再結晶して、目的化合物ref7−1 3.9g(70%)を得た。
3)化合物ref7の製造
化合物ref7−1 7.5g(19.0mM)、2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン5.1g(19.0mM)、Pd(PPh 1.1g(0.95mM)、KCO 5.2g(38.0mM)をトルエン/エタノール/HO100/20/20mLに溶かした後、12時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、化合物ref7 7.7g(70%)を得た。
<製造例14>化合物ref8の合成

2−ブロモジベンゾ[b,d]チオフェン5.0g(19.0mM)、7,7−ジメチル−5,7−ジヒドロインデノ[2,1−b]カルバゾール4.5g(15.8mM)、CuI3.0g(15.8mM)、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン1.9mL(15.8mM)、KPO 3.3g(31.6mM)を1,4−オキサン100mLに溶かした後、24時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、化合物ref8 7.3g(85%)を得た。
<製造例15>化合物ref9の合成

2−ブロモジベンゾ[b,d]チオフェン4.2g(15.8mM)、9−フェニル−9H,9’H−3,3’−ビカルバゾール6.5g(15.8mM)、CuI3.0g(15.8mM)、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン1.9mL(15.8mM)、KPO 3.3g(31.6mM)を1,4−オキサン100mLに溶かした後、24時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とDCMを入れて抽出し、有機層はMgSOで乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー(DCM:Hex=1:3)で精製し、メタノールで再結晶して、化合物ref9 7.9g(85%)を得た。
前記製造例のような方法で化合物を製造し、その合成確認結果を下記表3〜表23に示した。








前記表21は、NMR値であり、表22および23は、FD−質量分析計(FD−MS:Field desorption mass spectrometry)の測定値である。
図4は、化合物1−2の363nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図5は、化合物1−2の238nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図6は、化合物1−2のUV吸収スペクトルを示すものである。
図7は、化合物1−11の339nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図8は、化合物1−11の234nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図9は、化合物1−11のUV吸収スペクトルを示すものである。
図10は、化合物1−23の241nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図11は、化合物1−23の241nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図12は、化合物1−23のUV吸収スペクトルを示すものである。
図13は、化合物1−27の340nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図14は、化合物1−27の241nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図15は、化合物1−27のUV吸収スペクトルを示すものである。
図16は、化合物1−33の291nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図17は、化合物1−33の239nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図18は、化合物1−33のUV吸収スペクトルを示すものである。
図19は、化合物1−39の259nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図20は、化合物1−39の259nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図21は、化合物1−39のUV吸収スペクトルを示すものである。
図22は、化合物1−41の260nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図23は、化合物1−41の260nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図24は、化合物1−41のUV吸収スペクトルを示すものである。
図25は、化合物1−65の361nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図26は、化合物1−65の235nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図27は、化合物1−65のUV吸収スペクトルを示すものである。
図28は、化合物1−66の360nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図29は、化合物1−66の307nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図30は、化合物1−66のUV吸収スペクトルを示すものである。
図31は、化合物1−67の361nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図32は、化合物1−67の266nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図33は、化合物1−67のUV吸収スペクトルを示すものである。
図34は、化合物1−69の344nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図35は、化合物1−69の308nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図36は、化合物1−69のUV吸収スペクトルを示すものである。
図37は、化合物1−70の344nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図38は、化合物1−70の267nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図39は、化合物1−70のUV吸収スペクトルを示すものである。
図40は、化合物1−71の344nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図41は、化合物1−71の241nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図42は、化合物1−71のUV吸収スペクトルを示すものである。
図43は、化合物1−78の361nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図44は、化合物1−78の263nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図45は、化合物1−78のUV吸収スペクトルを示すものである。
図46は、化合物1−82の344nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図47は、化合物1−82の307nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図48は、化合物1−82のUV吸収スペクトルを示すものである。
図49は、化合物1−84の363nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図50は、化合物1−84の298nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図51は、化合物1−84のUV吸収スペクトルを示すものである。
図52は、化合物1−99の355nmの波長におけるLTPL測定グラフを示すものである。
図53は、化合物1−99の355nmの波長におけるPL測定グラフを示すものである。
図54は、化合物1−99のUV吸収スペクトルを示すものである。
<実験例>
<実験例1>
1)有機発光素子の作製
1,500Åの厚さにITOが薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水超音波洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコールなどの溶剤で超音波洗浄をし乾燥させた後、UV洗浄機でUVを用いて5分間UVO処理した。以後、基板をプラズマ洗浄機(PT)に移送させた後、真空状態でITO仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理をして、有機蒸着用熱蒸着装備に移送した。
前記ITO透明電極(陽極)上に、共通層である正孔注入層2−TNATA(4,4’,4”−Tris[2−naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine)および正孔輸送層NPB(N,N’−Di(1−naphthyl)−N,N’−diphenyl−(1,1’−biphenyl)−4,4’−diamine)を形成させた。
その上に、発光層を、次のように熱真空蒸着させた。発光層は、ホストとして下記表24に記載の化合物、緑色燐光ドーパントとしてIr(ppy)(tris(2−phenylpyridine)iridium)を用いて、ホストにIr(ppy)を7%ドーピングして400Å蒸着した。以後、正孔阻止層としてBCPを60Å蒸着し、その上に、電子輸送層としてAlqを200Å蒸着した。最後に、電子輸送層上にリチウムフルオライド(lithium fluoride:LiF)を10Åの厚さに蒸着して電子注入層を形成した後、電子注入層上にアルミニウム(Al)陰極を1,200Åの厚さに蒸着して陰極を形成することにより、有機電界発光素子を製造した。
一方、OLED素子の作製に必要なすべての有機化合物は、材料ごとに、それぞれ10−6〜10−8torr下で真空昇華精製して、OLEDの作製に使用した。
2)有機電界発光素子の駆動電圧および発光効率
前記のように作製された有機電界発光素子に対してマックサイエンス社のM7000で電界発光(EL)特性を測定し、その測定結果をもって、マックサイエンス社にて製造された寿命装備測定装備(M6000)により、基準輝度が6,000cd/mの時、T90を測定した。本発明の有機電界発光素子の特性は、下記表24の通りである。

前記表24の結果から分かるように、本発明の有機電界発光素子の発光層材料を用いた有機電界発光素子は、比較例1〜7に比べて、駆動電圧が低く、発光効率が向上しただけでなく、寿命も著しく改善された。
一方、比較例2のように、カルバゾールとトリアジンとの間にフェニレンが位置した場合には、LUMO領域の電子を安定化させることができず寿命が低下する。また、比較例3のように、カルバゾールがない場合には、正孔移動度が下がって発光層で正孔と電子とのバランスが崩れて寿命が低下する。さらに、比較例4のように、ジベンゾフランが含まれた化合物の場合には、LUMO領域の電子を安定化させることができず寿命が低下する。また、比較例5のように、ジベンゾチオフェンの2,6番目の位置に置換基が結合した場合には、発光層で正孔と電子とのバランスが崩れて寿命が低下する。さらに、比較例6および7のように、本発明の化学式1のAr1位置に少なくとも1つのNを含むヘテロアリール基が結合していない場合には、電子を安定化させる置換基がないので、発光層で正孔と電子とのバランスが崩れて効率や寿命が低下する結果を得た。
<実験例2>有機発光素子の作製
1,500Åの厚さにITOが薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水超音波洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコールなどの溶剤で超音波洗浄をし乾燥させた後、UV洗浄機でUVを用いて5分間UVO処理した。以後、基板をプラズマ洗浄機(PT)に移送させた後、真空状態でITO仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理をして、有機蒸着用熱蒸着装備に移送した。
前記ITO透明電極(陽極)上に、共通層である正孔注入層2−TNATA(4,4’,4”−Tris[2−naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine)および正孔輸送層NPB(N,N’−Di(1−naphthyl)−N,N’−diphenyl−(1,1’−biphenyl)−4,4’−diamine)を形成させた。
その上に、発光層を、次のように熱真空蒸着させた。発光層は、ホストとして化学式1に記載の化合物1種と化学式2に記載の化合物1種をそれぞれの個別的な供給源として400Å蒸着し、緑色燐光ドーパントはIr(ppy)を7%ドーピングして蒸着した。以後、正孔阻止層としてBCPを60Å蒸着し、その上に電子輸送層としてAlqを200Å蒸着した。最後に、電子輸送層上にリチウムフルオライド(lithium fluoride:LiF)を10Åの厚さに蒸着して電子注入層を形成した後、電子注入層上にアルミニウム(Al)陰極を1,200Åの厚さに蒸着して陰極を形成することにより、有機電界発光素子を製造した。
一方、OLED素子の作製に必要なすべての有機化合物は、材料ごとに、それぞれ10−6〜10−8torr下で真空昇華精製して、OLEDの作製に使用した。
<実験例3>有機発光素子の作製
1,500Åの厚さにITOが薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水超音波洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコールなどの溶剤で超音波洗浄をして乾燥させた後、UV洗浄機でUVを利用して5分間UVO処理した。以後、基板をプラズマ洗浄機(PT)に移送させた後、真空状態でITO仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理をして、有機蒸着用熱蒸着装備に移送した。
前記ITO透明電極(陽極)上に、共通層である正孔注入層2−TNATA(4,4’,4”−Tris[2−naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine)および正孔輸送層NPB(N,N’−Di(1−naphthyl)−N,N’−diphenyl−(1,1’−biphenyl)−4,4’−diamine)を形成させた。
その上に、発光層を、次のように熱真空蒸着させた。発光層は、ホストとして化学式1に記載の化合物1種と化学式2に記載の化合物1種を予備混合後、1つの供給源として400Å蒸着し、緑色燐光ドーパントはIr(ppy)を7%ドーピングして蒸着した。以後、正孔阻止層としてBCPを60Å蒸着し、その上に電子輸送層としてAlqを200Å蒸着した。最後に、電子輸送層上にリチウムフルオライド(lithium fluoride:LiF)を10Åの厚さに蒸着して電子注入層を形成した後、電子注入層上にアルミニウム(Al)陰極を1,200Åの厚さに蒸着して陰極を形成することにより、有機電界発光素子を製造した。
一方、OLED素子の作製に必要なすべての有機化合物は、材料ごとに、それぞれ10−6〜10−8torr下で真空昇華精製して、OLEDの作製に使用した。
前記実験例2および実験例3による有機電界発光素子の駆動電圧および発光効率は、下記の通りである。
前記のように作製された有機電界発光素子に対してマックサイエンス社のM7000で電界発光(EL)特性を測定し、その測定結果をもって、マックサイエンス社にて製造された寿命装備測定装備(M6000)により、基準輝度が6,000cd/mの時、T90を測定した。
本発明の有機電界発光素子の特性は、下記表25〜27の通りである。参照として、表25は、実験例2の2つのホスト化合物を個別的な供給源として同時蒸着した例であり、表26は、実験例3の2つの発光層化合物を予備混合後、1つの供給源として蒸着した例であり、表27は、実験例2における単一ホスト物質を適用した例である。




本発明の有機発光素子は、ホストと燐光ドーパントを用いる発光層を含み、前記ホストは、2つ以上の化合物が混合されたホスト化合物(p−n type)で構成されることにより、従来の単一化合物からなるホスト化合物を含む有機発光素子より、優れた寿命特性を有する効果がある。
特に、本発明のp−n typeホストの場合、ホストの比率を調節して発光特性を増加させることができるという利点があるが、これは、正孔移動度が良いPホストと、電子移動度が良いnホストとの適切な組み合わせでなし得る結果である。
また、本発明では、複数種の化合物からなる発光ホストは、化合物を予備混合した後、1つの蒸着供給源として形成して蒸着した。この時、数回の蒸着を施さないので、薄膜の均一さおよび薄膜特性を改善させることができ、工程過程を簡素化させ、費用を低減し、効率および寿命が改善された素子を形成することができる。
100:基板
200:陽極
300:有機物層
301:正孔注入層
302:正孔輸送層
303:発光層
304:正孔阻止層
305:電子輸送層
306:電子注入層
400:陰極

Claims (17)

  1. 下記化学式1で表されるヘテロ環化合物:

    前記化学式1において、
    L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直接結合、または置換もしくは非置換のC〜C60のアリーレン基であり、
    Ar1は、置換もしくは非置換であり、少なくとも1つのNを含むC〜C60のヘテロアリール基であり、
    Ar2は、下記化学式3および4のうちのいずれか1つで表され、


    前記化学式3および4において、
    Y1〜Y4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のC〜C60の芳香族炭化水素環;または置換もしくは非置換のC〜C60の芳香族ヘテロ環であり、
    R1〜R7は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルケニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルコキシ基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基;−SiRR’R”;−P(=O)RR’;およびC〜C20のアルキル基、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基、またはC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して、置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
    R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基である。
  2. 前記化学式3は、下記構造式のうちのいずれか1つで表されることを特徴とする請求項1に記載のヘテロ環化合物:

    前記構造式において、X1〜X6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、NR、S、O、またはCR’R”であり、
    R8〜R14は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルケニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルコキシ基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基;−SiRR’R”;−P(=O)RR’;およびC〜C20のアルキル基、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基、またはC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して、置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
    R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であり、
    mは、0〜8の整数であり、n、o、p、q、rおよびsは、それぞれ独立に、0〜6の整数である。
  3. 前記化学式4は、下記構造式のうちのいずれか1つで表されることを特徴とする請求項1に記載のヘテロ環化合物:

    前記構造式において、X7およびX8は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、NR、S、O、またはCR’R”であり、
    R15〜R18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルケニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルコキシ基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基;−SiRR’R”;−P(=O)RR’;およびC〜C20のアルキル基、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基、またはC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して、置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
    R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であり、
    tは、0〜7の整数である。
  4. 前記化学式1は、下記化学式5〜10のうちのいずれか1つで表されることを特徴とする請求項1に記載のヘテロ環化合物:






    前記化学式5〜10において、
    R1〜R6、L1、およびAr1の定義は、前記化学式1における定義と同じであり、
    X1、X4およびX5は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、NR、S、O、またはCR’R”であり、
    R8、R9、R12、R13およびR16は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルケニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルコキシ基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基;−SiRR’R”;−P(=O)RR’;およびC〜C20のアルキル基、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基、またはC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して、置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
    R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であり、
    mは、0〜8の整数であり、n、qおよびrは、それぞれ独立に、0〜6の整数であり、tは、0〜7の整数である。
  5. 前記化学式1のR1〜R6は、それぞれ独立に、水素または重水素であることを特徴とする請求項1に記載のヘテロ環化合物。
  6. 前記構造式のR8〜R14は、それぞれ独立に、水素;重水素;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であることを特徴とする請求項2に記載のヘテロ環化合物。
  7. 前記構造式のR5〜R18は、それぞれ独立に、水素;重水素;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であることを特徴とする請求項3に記載のヘテロ環化合物。
  8. 前記化学式1は、下記化合物のうちのいずれか1つで表されることを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子:










  9. 陽極、陰極、および前記陽極と陰極との間に備えられた1層以上の有機物層を含み、前記有機物層のうちの1層以上が請求項1〜8のいずれか1項に記載のヘテロ環化合物を含む有機発光素子。
  10. 前記有機物層は、正孔阻止層、電子注入層、および電子輸送層のうちの少なくとも1層を含み、前記正孔阻止層、電子注入層、および電子輸送層のうちの少なくとも1層が前記ヘテロ環化合物を含むことを特徴とする請求項9に記載の有機発光素子。
  11. 前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層が前記ヘテロ環化合物を含むことを特徴とする請求項9に記載の有機発光素子。
  12. 前記有機物層は、正孔注入層、正孔輸送層、および正孔注入および正孔輸送を同時に行う層のうちの1層以上の層を含み、前記層のうちの1層が前記ヘテロ環化合物を含むことを特徴とする請求項9に記載の有機発光素子。
  13. 前記ヘテロ環化合物を含む有機物層は、下記化学式2で表される化合物を追加的に含むことを特徴とする請求項9に記載の有機発光素子:

    前記化学式2において、
    R1’〜R4’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルケニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルコキシ基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基;−SiRR’R”;−P(=O)RR’;およびC〜C20のアルキル基、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基、またはC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して、置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
    L1’は、直接結合、または置換もしくは非置換のC〜C60のアリーレン基であり、
    Ar1’は、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換であり、SおよびOのうちの少なくとも1つを含むC〜C60のヘテロアリール基であり、
    Ar2’は、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であり、
    R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であり、
    m’、p’およびq’は、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
    n’は、0〜2の整数である。
  14. 前記化学式2は、下記化学式11〜22のうちのいずれか1つで表されることを特徴とする請求項13に記載の有機発光素子:












    前記化学式11〜22において、L1、Ar1、Ar2、R1〜R4、m、n、p、およびqの定義は、前記化学式2における定義と同じである。
  15. 前記化学式2は、下記化合物のうちのいずれか1つで表されることを特徴とする請求項13に記載の有機発光素子:




  16. 下記化学式1で表されるヘテロ環化合物、および下記化学式2で表される化合物を同時に含むことを特徴とする有機発光素子の有機物層用組成物:


    前記化学式1および2において、
    L1およびL2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、直接結合、または置換もしくは非置換のC〜C60のアリーレン基であり、
    Ar1は、置換もしくは非置換であり、少なくとも1つのNを含むC〜C60のヘテロアリール基であり、
    Ar2は、下記化学式3および4のうちのいずれか1つで表され、


    Y1〜Y4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のC〜C60の芳香族炭化水素環;または置換もしくは非置換のC〜C60の芳香族ヘテロ環であり、
    R1〜R7、およびR1’〜R4’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルケニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキニル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアルコキシ基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基;−SiRR’R”;−P(=O)RR’;およびC〜C20のアルキル基、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基、またはC〜C60のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して、置換もしくは非置換の脂肪族または芳香族炭化水素環を形成し、
    L1’は、直接結合、または置換もしくは非置換のC〜C60のアリーレン基であり、
    Ar1’は、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換であり、SおよびOのうちの少なくとも1つを含むC〜C60のヘテロアリール基であり、
    Ar2’は、置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であり、
    R、R’およびR”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;−CN;置換もしくは非置換のC〜C60のアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のC〜C60のアリール基;または置換もしくは非置換のC〜C60のヘテロアリール基であり、
    m’、p’およびq’は、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
    n’は、0〜2の整数である。
  17. 前記組成物中の前記化学式1で表されるヘテロ環化合物:前記化学式2で表される化合物の重量比は、1:10〜10:1であることを特徴とする請求項16に記載の有機発光素子の有機物層用組成物。
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