JP2019501516A - 有機光電子素子用組成物、有機光電子素子および表示装置 - Google Patents

有機光電子素子用組成物、有機光電子素子および表示装置 Download PDF

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Abstract

化学式1で表される少なくとも1種の第1化合物;および化学式2で表される少なくとも1種の第2化合物を含む有機光電子素子用組成物、これを含む有機光電子素子および前記有機光電子素子を含む表示装置に関する。化学式1および2は、明細書に記載した通りである。【選択図】図1

Description

有機光電子素子および表示装置に関する。
有機光電子素子(organic optoelectronic diode)は、電気エネルギーと光エネルギーとを相互変換できる素子である。
有機光電子素子は、動作原理によって大きく2つに分けられる。一つは、光エネルギーによって形成された励起子(exciton)が電子と正孔とに分離され、前記電子と正孔とがそれぞれ異なる電極に伝達されながら電気エネルギーを発生する光電素子であり、他の一つは、電極に電圧または電流を供給して電気エネルギーから光エネルギーを発生する発光素子である。
有機光電子素子の例としては、有機光電素子、有機発光素子、有機太陽電池、および有機感光体ドラム(organic photo conductor drum)などが挙げられる。
このうち、有機発光素子(organic light emitting diode、OLED)は、近年、平板表示装置(flat panel display device)の需要増加に伴って大きく注目されている。前記有機発光素子は、有機発光材料に電流を加えて電気エネルギーを光に変換させる素子であって、通常、陽極(anode)と陰極(cathode)との間に有機層が挿入された構造からなる。
長寿命フルカラーディスプレイの最も大きな問題となっている要素の一つは、青色有機発光素子の寿命である。したがって、長寿命青色有機発光素子の開発のために多くの研究が進められているところである。本発明では、このような問題点を解決するために長寿命青色有機発光素子を提供しようとする。
一実現例は、高効率および長寿命特性を実現できる有機光電子素子用組成物を提供する。
他の実現例は、前記有機光電子素子用組成物を含む有機光電子素子を提供する。
さらに他の実現例は、前記有機光電子素子を含む表示装置を提供する。
一実現例によれば、下記化学式1で表される少なくとも1種の第1化合物、および下記化学式2で表される少なくとも1種の第2化合物を含む有機光電子素子用組成物を提供する。
前記化学式1において、
〜X12は、それぞれ独立に、N、C、またはCRであり、
〜Xのうちの少なくとも1つは、Nであり、
〜X12のうちの少なくとも1つは、Nであり、
は、それぞれ独立に、水素、重水素、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C1〜C30アルケニル基、置換もしくは非置換のC1〜C30アルキニル基、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基、置換もしくは非置換のC6〜C30アリールオキシ基、置換もしくは非置換のC6〜C30アリールチオ基、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロアリール基、ヒドロキシル基、チオール基、またはこれらの組み合わせであり、
は、それぞれ独立に存在するか、隣接したRは、互いに連結されて環を形成し、
は、重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、C2〜C30ヘテロシクロアルキル基、またはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のC6〜C30アリーレン基であり;
前記化学式2において、
〜Lは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは非置換のC6〜C30アリーレン基、または置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロアリーレン基であり、
Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
前記化学式1および2の「置換」は、別途の定義がない限り、少なくとも1つの水素が重水素、ハロゲン基、ヒドロキシル基、アミノ基、C1〜C30アミン基、C6〜C30アリールアミン基、ニトロ基、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、C2〜C30ヘテロシクロアルキル基、C6〜C30アリール基、C2〜C30ヘテロ環基、C1〜C20アルコキシ基、C1〜C10トリフルオロアルキル基またはシアノ基で置換されていることを意味する。
他の実現例によれば、前記有機光電子素子用組成物を含む有機光電子素子を提供する。
さらに他の実現例によれば、前記有機光電子素子を含む表示装置を提供する。
高効率長寿命の有機光電子素子を実現することができる。
一実現例による有機光電子素子を概略的に示す断面図である。 一実現例による有機光電子素子を概略的に示す断面図である。
以下、本発明の実現例を詳しく説明する。ただし、これは例として提示されるものであり、これによって本発明が制限されず、本発明は後述する特許請求の範囲の範疇によってのみ定義される。
本明細書において、「置換」とは、別途の定義がない限り、置換基または化合物中の少なくとも1つの水素が重水素、ハロゲン基、ヒドロキシル基、アミノ基、C1〜C30アミン基、C6〜C30アリールアミン基、ニトロ基、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、C2〜C30ヘテロシクロアルキル基、C6〜C30アリール基、C2〜C30ヘテロ環基、C1〜C20アルコキシ基、C1〜C10トリフルオロアルキル基またはシアノ基で置換されていることを意味する。
また、前記置換されたC1〜C30アミン基、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、C1〜C10アルキルシリル基、C3〜C30シクロアルキル基、C2〜C30ヘテロシクロアルキル基、C6〜C30アリール基、C2〜C30ヘテロ環基、またはC1〜C20アルコキシ基のうちの隣接した2個の置換基が連結されて縮合環を形成してもよい。例えば、前記置換されたC6〜C30アリール基は、隣接した他の置換されたC6〜C30アリール基と連結されて置換もしくは非置換のフルオレン環を形成してもよく、前記置換されたC6〜C30アリール基は、隣接したC1〜C30アルケニル基などと連結されてトリフェニレン環、ナフタレン環、ピラジン環、キナゾリン環、キノキサリン環、フェナントロリン環などを形成してもよい。
本明細書において、「ヘテロ」とは、別途の定義がない限り、1つの官能基内にN、O、S、P、およびSiからなる群より選択されるヘテロ原子を1〜3個含有し、残りは炭素であることを意味する。
本明細書において、「アルキル(alkyl)基」とは、別途の定義がない限り、脂肪族炭化水素基を意味する。アルキル基は、いかなる二重結合や三重結合を含んでいない「飽和アルキル(saturated alkyl)基」であってもよい。
前記アルキル基は、C1〜C30のアルキル基であってもよい。より具体的には、アルキル基は、C1〜C20アルキル基、またはC1〜C10アルキル基であってもよい。例えば、C1〜C4アルキル基は、アルキル鎖に1〜4個の炭素原子が含まれるものを意味し、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、およびt−ブチルからなる群より選択されるものを表す。
前記アルキル基は、具体例として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを意味する。
本明細書において、「アリール(aryl)基」は、炭化水素芳香族部分を1つ以上有するグループを総括する概念であって、
炭化水素芳香族部分のすべての元素がp軌道を有しかつ、これらp軌道が共役(conjugation)を形成している形態、例えば、フェニル基、ナフチル基などを含み、
2以上の炭化水素芳香族部分がσ結合により連結された形態、例えば、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基などを含み、
2以上の炭化水素芳香族部分が直接または間接的に縮合された非芳香族縮合環も含むことができる。例えば、フルオレニル基などが挙げられる。
アリール基は、単環、多環、または縮合多環(つまり、炭素原子の隣接した対を分け合う環)官能基を含む。
本明細書において、「ヘテロ環基(heterocyclic group)」は、ヘテロアリール基を含む上位概念であって、アリール基、シクロアルキル基、これらの縮合環またはこれらの組み合わせのような環化合物内に、炭素(C)の代わりにN、O、S、P、およびSiからなる群より選択されるヘテロ原子を少なくとも1個を含有するものを意味する。前記ヘテロ環基が縮合環の場合、前記ヘテロ環基全体またはそれぞれの環ごとにヘテロ原子を1個以上含むことができる。
一例として、「ヘテロアリール(heteroaryl)基」は、アリール基内に、炭素(C)の代わりにN、O、S、P、およびSiからなる群より選択されるヘテロ原子を少なくとも1個含有するものを意味する。2以上のヘテロアリール基は、シグマ結合により直接連結されるか、前記C2〜C60ヘテロアリール基が2以上の環を含む場合、2以上の環は互いに縮合できる。前記ヘテロアリール基が縮合環の場合、それぞれの環ごとに前記ヘテロ原子を1〜3個含むことができる。
前記ヘテロアリール基は、具体例として、ピリジニル基、ピリミジニル基、ピラニジル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基などを含むことができる。
より具体的には、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基、および/または置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロ環基は、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のフェナントリル基、置換もしくは非置換のナフタセニル基、置換もしくは非置換のピレニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のp−ターフェニル基、置換もしくは非置換のm−ターフェニル基、置換もしくは非置換のクリセニル基、置換もしくは非置換のトリフェニレニル基、置換もしくは非置換のペリレニル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基、置換もしくは非置換のインデニル基、置換もしくは非置換のフラニル基、置換もしくは非置換のチオフェニル基、置換もしくは非置換のピロリル基、置換もしくは非置換のピラゾリル基、置換もしくは非置換のイミダゾリル基、置換もしくは非置換のトリアゾリル基、置換もしくは非置換のオキサゾリル基、置換もしくは非置換のチアゾリル基、置換もしくは非置換のオキサジアゾリル基、置換もしくは非置換のチアジアゾリル基、置換もしくは非置換のピリジニル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、置換もしくは非置換のピラニジル基、置換もしくは非置換のトリアジニル基、置換もしくは非置換のベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のベンズイミダゾリル基、置換もしくは非置換のインドリル基、置換もしくは非置換のキノリニル基、置換もしくは非置換のイソキノリニル基、置換もしくは非置換のキナゾリニル基、置換もしくは非置換のキノキサリニル基、置換もしくは非置換のナフチリジニル基、置換もしくは非置換のベンズオキサジニル基、置換もしくは非置換のベンズチアジニル基、置換もしくは非置換のアクリジニル基、置換もしくは非置換のフェナジニル基、置換もしくは非置換のフェノチアジニル基、置換もしくは非置換のフェノキサジニル基、置換もしくは非置換のカルバゾリル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基、またはこれらの組み合わせであってもよいが、これに制限されない。
本明細書において、単結合とは、炭素または炭素以外のヘテロ原子を経由せずに直接連結される結合を意味するもので、具体的には、Lが単結合であるとの意味は、Lと連結される置換基が中心コアに直接連結されることを意味する。つまり、本明細書において、単結合とは、炭素を経由するメチレンなどを意味するものではない。
本明細書において、正孔特性とは、電場(electric field)を加えた時、電子を供与して正孔を形成できる特性をいうもので、HOMO準位に応じて導電特性を有し、陽極で形成された正孔の発光層への注入、発光層で形成された正孔の陽極への移動、および発光層での移動を容易にする特性を意味する。
また、電子特性とは、電場を加えた時、電子を受けられる特性をいうもので、LUMO準位に応じて導電特性を有し、陰極で形成された電子の発光層への注入、発光層で形成された電子の陰極への移動、および発光層での移動を容易にする特性を意味する。
以下、一実現例による有機光電子素子用組成物について説明する。
一実現例による有機光電子素子用組成物は、下記化学式1で表される少なくとも1種の第1化合物、および下記化学式2で表される少なくとも1種の第2化合物を含むことができる。
前記化学式1において、X〜X12は、それぞれ独立に、N、C、またはCRであり、X〜Xのうちの少なくとも1つは、Nであり、X〜X12のうちの少なくとも1つは、Nであり、Rは、それぞれ独立に、水素、重水素、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C1〜C30アルケニル基、置換もしくは非置換のC1〜C30アルキニル基、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基、置換もしくは非置換のC6〜C30アリールオキシ基、置換もしくは非置換のC6〜C30アリールチオ基、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロアリール基、ヒドロキシル基、チオール基、またはこれらの組み合わせであり、Rは、それぞれ独立に存在するか、隣接したRは、互いに連結されて環を形成し、
は、重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、C2〜C30ヘテロシクロアルキル基、またはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のC6〜C30アリーレン基であり;
前記化学式2において、
〜Lは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは非置換のC6〜C30アリーレン基、または置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロアリーレン基であり、
Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
前記化学式1および2の「置換」は、別途の定義がない限り、少なくとも1つの水素が重水素、ハロゲン基、ヒドロキシル基、アミノ基、C1〜C30アミン基、C6〜C30アリールアミン基、ニトロ基、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、C2〜C30ヘテロシクロアルキル基、C6〜C30アリール基、C2〜C30ヘテロ環基、C1〜C20アルコキシ基、C1〜C10トリフルオロアルキル基またはシアノ基で置換されていることを意味する。
本発明の一実現例による有機光電子素子用組成物は、含窒素ヘテロ環をアリーレン連結基で連結した化合物を含むことで電子注入および電子輸送性に優れた第1化合物と、少なくとも1つのアリール基および/またはヘテロアリール基で置換されたアミン基を含むことで正孔注入および正孔輸送性に優れた第2化合物を共に発光層に用いることによって、駆動電圧を低下させると同時に、長寿命および高効率の有機発光素子を実現することができる。
前記第1化合物は、連結基Lの両末端に位置した置換基にそれぞれ少なくとも1つの窒素を含有する環を含むことによって、電場の印加時、電子を受けやすい構造となり、電子注入量が増加して電子輸送特性が相対的に強い特性を有することができる。
特に、両末端の置換基に含まれるNの個数、連結基Lの連結方向および連結されたアリーレン基の個数などに応じて、電荷注入特性、蒸着温度、ガラス転移温度など多様な特性を調節することができる。
これにより、前記第1化合物を適用した有機光電子素子の駆動電圧を低下させることができ、また、効率を改善することができる。
本発明の一実施例による化学式1は、隣接したRが互いに連結されて環を形成するか否かに応じて、例えば、下記化学式1−I〜化学式1−IVのうちのいずれか1つで表される。
前記化学式1−I〜1−IVにおいて、Lは、前述した通りであり、Zは、それぞれ独立に、N、またはCRであり、Rは、前述した通りであり、Zを含むそれぞれの環において少なくとも1つのZは、Nであってもよい。
両末端の置換基に含まれるNの個数に応じて、電荷注入特性、蒸着温度、ガラス転移温度など多様な特性を調節することができる。具体的には、全体Nの個数を4個以上に調節する場合、電子注入特性において有利な側面がある。例えば、Nの個数はそれぞれ、(1個、3個)、(2個、2個)、(2個、3個)、または(3個、3個)であってもよいし、特にNの個数が(3個、3個)の場合、特に注入された電子の安定性、移動度の側面で有利である。
本発明の一実施例において、R、Ra1〜Ra4、R、R、R、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素、重水素、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C6〜C30アリール基、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであってもよく、
具体的には、水素、または置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基であってもよいし、
さらに具体的には、水素、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のターフェニル基、置換もしくは非置換のクォーターフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のトリフェニレン基、置換もしくは非置換のフェナントレニル基、置換もしくは非置換のピレニル基であってもよい。
例えば、重水素、C1〜C10アルキル基、C6〜C12アリール基で置換されているか非置換の下記グループ1に挙げられた基から選択されるが、これに限定されるものではない。
前記グループ1において、*は、連結部である。
一方、本発明の他の一実施例において、前記隣接したRは、互いに連結されて環を形成してもよく、この時、Rが連結されて形成される環は、置換もしくは非置換のキノリニル基、置換もしくは非置換のイソキノリニル基、置換もしくは非置換のキナゾリニル基、または置換もしくは非置換のフェナントロリニル基であってもよい。
具体的には、前記Rは、それぞれ独立に存在して置換もしくは非置換のピリミジニル基、または置換もしくは非置換のトリアジニル基であってもよく、
前記隣接したRは、互いに連結されて置換もしくは非置換のキナゾリニル基を形成してもよい。
本発明の一実施例による化学式1のLは、具体的には、重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、もしくはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のフェニレン基;重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、もしくはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のビフェニレン基;重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、もしくはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のターフェニレン基;または重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、もしくはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のクォーターフェニレン基であってもよい。
特に、連結基Lの連結方向および連結されたアリーレン基の個数に応じて、電荷注入特性、蒸着温度、ガラス転移温度など多様な特性を調節することができ、例えば、置換されているか非置換の下記グループ2に挙げられた連結基から選択されるが、これに限定されるものではない。
前記グループ2において、*は、隣り合う原子との連結部である。
前記Lが前記のような場合、前記化学式1は、Nを含有するヘテロ環を2個含む二量体(dimer)形態になり得、このような二量体形態は、Nを含有するヘテロ環を3個含む三量体(trimer)形態に比べて、置換基の特性に応じて正孔移動度、電子移動度の特性の調節が容易であり、物質間の結晶相の形成を抑制する効果を期待することができる。
特に、前記Lにおいて、パラ位で連結された部分の比率が高いほど、分子自体が硬くなり、これにより、電荷移動度を増加させることができる。
また、前記Lにおいて、メタ位またはオルト位で連結された部分の比率を調節することによって、蒸着温度およびガラス転移温度の調節も可能になる。特に、Lに含まれているアリール基の個数およびヘテロ環に含まれている置換基の種類および方向を調節することによって、LUMOエネルギーレベルを調節可能なため、電荷の注入特性を所望の通り調節することができる。
本発明の一実施例において、前記化学式1のX〜X12は、それぞれ独立に、N、C、またはCRであり、X〜Xのうちの少なくとも2つは、Nであり、X〜X12のうちの少なくとも2つは、Nであり、Rは、それぞれ独立に、水素、重水素、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C6〜C30アリール基、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、Lは、重水素、C1〜C30アルキル基、またはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のC6〜C30アリーレン基であってもよく、
さらに具体的には、X〜Xから構成されたヘテロ環基は、ピリミジニル基、またはトリアジニル基であってもよく、X〜X12から構成されたヘテロ環基も、ピリミジニル基、またはトリアジニル基であってもよい。
例えば、前記化学式1のX〜X12は、それぞれ独立に、N、C、またはCRであり、X〜Xのうちの3つは、Nであり、X〜X12のうちの3つは、Nであってもよい。例えば、X〜Xから構成されたヘテロ環基、およびX〜X12から構成されたヘテロ環基がすべてトリアジニル基であってもよい。
ここで、「置換」は、別途の定義がない限り、少なくとも1つの水素が重水素、ハロゲン基、ヒドロキシル基、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、C2〜C30ヘテロシクロアルキル基、C6〜C30アリール基、またはC2〜C30ヘテロ環基で置換されたものであってもよい。
具体的には、前記Rは、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基であり、
前記C6〜C30アリール基は、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のターフェニル基、置換もしくは非置換のクォーターフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基、置換もしくは非置換のトリフェニレン基、または置換もしくは非置換のフェナントレニル基であってもよい。また、一例において、Rの「置換もしくは非置換の」における「置換」は、重水素、C1〜C10アルキル基、C6〜20アリール基、またはピリミジン基であってもよい。
前記化学式1で表される第1化合物は、例えば、下記グループ3に挙げられた化合物であってもよいが、これに限定されるものではない。
発光層に使用される前記第1化合物は、電子の輸送および注入特性が強く、場合によっては、材料の結晶性が増加し得る。
したがって、第1化合物を単独で使用するよりは、正孔輸送および注入特性が強い材料と共に使用することによって、正孔の輸送および注入特性/電子の輸送および注入特性のバランスが取れた材料が有利であり得る。
前記正孔の輸送および注入特性が強い化合物は、前記化学式2で表される第2化合物であってもよい。
前記第2化合物は、少なくとも1つのアリール基および/またはヘテロアリール基で置換されたアミン基を含むことで正孔特性が相対的に強い特性を有する化合物で、前記第1化合物と共に発光層に使用されることで電荷の移動性を高め、安定性を高めることによって、発光効率および寿命特性を顕著に改善させることができる。
前記化学式2のL〜Lは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは非置換のC6〜C30アリーレン基、または置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロアリーレン基であってもよく、
例えば、単結合、置換もしくは非置換のフェニレン基、置換もしくは非置換のビフェニレン基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基、置換もしくは非置換のピリジニル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、置換もしくは非置換のキノリニル基、またはこれらの組み合わせであってもよい。
また、前記化学式2のAr〜Arは、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであってもよく、
さらに具体的には、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のターフェニル基、置換もしくは非置換のクォーターフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基、置換もしくは非置換のカルバゾリル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のフェナントレニル基、置換もしくは非置換のトリフェニレン基、置換もしくは非置換のキノリニル基、置換もしくは非置換のピリジニル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、置換もしくは非置換のチオフェニル基、またはこれらの組み合わせであってもよい。
例えば、前記Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換されているか非置換の下記グループ4に挙げられた基から選択される。
前記グループ4において、*は、隣り合う原子との連結部である。
本発明の一実施例による化学式2のAr〜Arは、C6〜C30アリール基、またはC1〜C30アルキル基でさらに置換されていてもよいし、置換基同士で連結されて縮合環を形成してもよい。
例えば、Ar〜Arの置換基がトリフェニルメチル基の場合、トリフェニルメチル基の隣接した2個のフェニル基が連結されてフルオレン環を形成してもよい。
前記化学式2で表される第2化合物は、例えば、下記グループ5に挙げられた化合物であってもよいが、これに限定されるものではない。
一方、正孔特性を有する前記第2化合物と前記第1化合物の比率を調節することによって、電荷の移動性を調節できるという利点がある。
前記第2化合物のHOMOエネルギーレベルは−4.6〜−5.5の範囲、およびLUMOエネルギーレベルは−1.7〜0.850eVの範囲であってもよい。
また、前記第1化合物と第2化合物は、例えば、約1:9〜9:1の重量比で含まれ、具体的には、2:8〜8:2、3:7〜7:3、4:6〜6:4、そして5:5の重量比で含まれる。前記範囲に含まれることによって、バイポーラ特性がさらに効果的に実現され、効率と寿命を同時に改善することができる。
具体的には、発光層32において、前記第1化合物、および前記第2化合物が同時にホストとして含まれ、例えば、前記第1化合物は、下記化学式1−Iaまたは化学式1−IVaで表され、前記第2化合物は、前記化学式2のL〜Lがそれぞれ独立に、単結合、または置換もしくは非置換のフェニレン基であり、Ar〜Arがそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロ環基であるものの、Ar〜Arのうちの少なくとも1つは、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロ環基であってもよい。
前記化学式1−Iaおよび1−IVaにおいて、Z〜Zは、それぞれ独立に、N、またはCRであり、Z〜Zのうちの少なくとも2つは、Nであり、Z〜Zのうちの少なくとも2つは、Nであり、R、Ra1〜Ra4は、それぞれ独立に、水素、または置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基であり、Lは、重水素、C1〜C30アルキル基、またはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のC6〜C30アリーレン基であり;
ここで、「置換」は、前述した通りである。
さらに具体的には、前記第1化合物は、下記化学式1−Ia−1または化学式1−IVa−1で表され、前記第2化合物は、化学式2のAr〜Arがそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のターフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のフェナントレニル基、置換もしくは非置換のカルバゾリル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基であるものの、Ar〜Arのうちの少なくとも1つが置換もしくは非置換のカルバゾリル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。
前記化学式1−Ia−1および化学式1−IVa−1において、Ra1〜Ra4、L、R、R、および「置換」は、前述した通りである。
発光層32は、ホストとして前述した第1化合物と第2化合物のほか、1種以上の化合物をさらに含んでもよい。例えば、正孔特性に優れたアリールアミン化合物またはアリールアミンカルバゾール化合物などをさらに含んでもよい。
発光層32は、ドーパントをさらに含んでもよい。前記ドーパントは、前記ホストに微量混合されて発光を起こす物質で、一般に三重項状態以上に励起させる多重項励起(multiple excitation)によって発光する金属錯体(metal complex)のような物質が使用できる。前記ドーパントは、例えば、無機、有機、有機−無機化合物であってもよいし、1種または2種以上含まれる。
前記ドーパントは、赤色、緑色、または青色のドーパントであってもよいし、例えば、燐光ドーパントであってもよい。前記燐光ドーパントの例としては、Ir、Pt、Os、Ti、Zr、Hf、Eu、Tb、Tm、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、またはこれらの組み合わせを含む有機金属化合物が挙げられる。前記燐光ドーパントは、例えば、下記化学式Zで表される化合物を使用することができるが、これに限定されるものではない。
前記化学式Zにおいて、Mは、金属であり、LおよびXは、互いに同一または異なり、Mと錯体を形成する配位子である。
前記Mは、例えば、Ir、Pt、Os、Ti、Zr、Hf、Eu、Tb、Tm、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、またはこれらの組み合わせであってもよく、前記LおよびXは、例えば、バイデンテート配位子であってもよい。
前記組成物は、有機光電子素子の有機層に適用可能であり、一例として、前記組成物は、発光層に適用可能である。例えば、発光層のホストとして適用可能である。
前記組成物は、乾式成膜法または溶液工程で形成される。前記乾式成膜法は、例えば、化学気相蒸着法、スパッタリング、プラズマメッキ、およびイオンメッキであってもよく、2以上の化合物を同時に成膜するか、蒸着温度が同じ化合物を混合して共に成膜することができる。前記溶液工程は、例えば、インクジェット印刷法、スピンコーティング、スリットコーティング、バーコーティング、および/またはディップコーティングであってもよい。
以下、上述した組成物を適用した有機光電子素子を説明する。
前記有機光電子素子は、電気エネルギーと光エネルギーとを相互変換できる素子であれば特に限定はなく、有機発光素子、有機光電素子、有機太陽電池、有機トランジスタ、有機感光体ドラム、および有機メモリ素子からなる群より選択されたいずれか1つであってもよい。
前記有機光電子素子は、互いに対向するアノードおよびカソードと、前記アノードと前記カソードとの間に位置する少なくとも1層の有機層とを含むことができ、前記有機層は、前述した組成物を含むことができる。
ここでは、有機光電子素子の一例である有機発光素子を、図面を参照して説明する。
図1は、一実現例による有機発光素子を示す断面図である。
図1を参照すれば、一実現例による有機発光素子100は、互いに対向するアノード120およびカソード110と、アノード120とカソード110との間に位置する有機層105とを含む。
アノード120は、例えば、正孔注入が円滑となるように仕事関数の高い導電体で作られ、例えば、金属、金属酸化物、および/または導電性高分子で作られる。陽極120は、例えば、ニッケル、白金、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とAlまたはSnOとSbのような金属と酸化物との組み合わせ;ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3,4−(エチレン−1,2−ジオキシ)チオフェン)(polyehtylenedioxythiophene:PEDOT)、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挙げられるが、これらに限定されるものではない。
カソード110は、例えば、電子注入が円滑となるように仕事関数の低い導電体で作られ、例えば、金属、金属酸化物、および/または導電性高分子で作られる。陰極110は、例えば、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、鉛、セシウム、バリウムなどのような金属、またはこれらの合金;LiF/Al、LiO/Al、LiF/Ca、LiF/Al、およびBaF/Caのような多層構造の物質が挙げられるが、これに限定されるものではない。
有機層105は、前述した組成物を含む発光層130を含む。
図2は、他の実現例による有機発光素子を示す断面図である。
図2を参照すれば、本実現例による有機発光素子200は、前述した実現例と同様に、互いに対向するアノード120およびカソード110と、アノード120とカソード110との間に位置する有機層105とを含む。
有機層105は、発光層130と、発光層130とアノード120との間に位置する補助層140とを含む。補助層140は、アノード120と発光層130との間の電荷注入および移動を容易にすることができる。補助層140は、例えば、正孔輸送層、正孔注入層、および/または正孔輸送補助層であってもよい。
図1および図2で、有機層105として、追加的にカソード110と発光層130との間に位置する少なくとも1層の補助層をさらに含んでもよい。補助層は、例えば、電子輸送層、電子注入層、および/または電子輸送補助層であってもよい。
上述した有機発光素子は、有機発光表示装置に適用可能である。
以下、本発明の具体的な実施例を提示する。ただし、下記に記載の実施例は本発明を具体的に例示または説明するためのものに過ぎず、これによって本発明が制限されてはならない。
以下、本発明の合成例および実施例に使用された出発物質および反応物は、特別な言及がない場合、Sigma−Aldrich社またはTCI社から購入した。
第1化合物の合成
合成例1:化合物1の合成
a)中間体1−1の合成
500mLの丸底フラスコに、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン20g(51.51mmol)をトルエン250mLに溶かす。ジクロロジフェニルホスフィノフェロセンパラジウム 0.05当量、ビスピナコラトジボロン 1.2当量、酢酸カリウム 2当量を入れて、窒素雰囲気下、18時間加熱還流させた。反応液を冷却させ、水100mLを入れて有機層を抽出する。有機層を集めて活性炭素を処理後、シリカゲルでろ過した後、ろ液を濃縮する。濃縮された残渣を集めてトルエン200mLとアセトン50mLで結晶化して、生成物中間体1−1 19.1gを得た。
b)化合物1の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体1−1 19g(43.79mmol)を、テトラヒドロフラン200mL、蒸留水50mLを入れて、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン 1当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 0.03当量、炭酸カリウム 2当量を入れて、窒素雰囲気下、加熱還流する。18時間後、反応液を冷却させ、析出した固体をろ過し、水500mLで洗う。固体をモノクロロベンゼン500mLで再結晶して、化合物1を22.41g得た。
LC/MS calculated for:C42H28N6 Exact Mass:616.2375 found for:617.24[M+H]。
合成例2:化合物2の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体1−1 15g(34.46mmol)と、1,3−ジブロモベンゼン 0.5当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 0.03当量、炭酸カリウム 2当量、テトラヒドロフラン 200mL、蒸留水 50mLを入れて、窒素雰囲気下、加熱還流する。20時間後、反応液を冷却させ、析出した固体をろ過し、水500mLで洗う。固体をジクロロベンゼン400mLで再結晶して、化合物2を9.2g得た。
LC/MS calculated for:C48H32N6 Exact Mass:692.2688 found for:693.27[M+H]。
合成例3:化合物3の合成
a)中間体3−1の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体1−1 30g(68.92mmol)と、1,3−ジブロモベンゼン 1.2当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 0.03当量、炭酸カリウム 2当量、テトラヒドロフラン300mL、蒸留水100mLを入れて、窒素雰囲気下、加熱還流する。18時間後、反応液を冷却させ、反応液をメタノール1Lに懸濁させ、撹拌ろ過した後、水500mLで洗う。固体をジクロロベンゼン400mLで再結晶して、中間体3−1を32g得た。
b)中間体3−2の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体3−1 32g(68.91mmol)を、合成例1のa)中間体1−1の合成法と同様に反応させて、中間体3−2を29.96g得た。
c)化合物3の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体3−2 15g(29.33mmol)と、前記合成された中間体3−1 1当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 0.03当量、炭酸カリウム 2当量、テトラヒドロフラン200mL、蒸留水50mLを入れて、窒素雰囲気下、加熱還流する。18時間後、反応液を冷却させ、反応液をろ過した後、水500mLで洗う。固体をジクロロベンゼン500mLで再結晶して、化合物3を16.01g得た。
LC/MS calculated for:C54H36N6 Exact Mass:768.3001 found for:769.3[M+H]。
合成例4:化合物100の合成
a)中間体100−1の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体3−2 15g(29.33mmol)を、合成例3のa)中間体3−1の合成法と同様に反応させて、中間体100−1を12.84g得た。
b)化合物100の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体100−1 12g(22.2mmol)と、前記合成された中間体3−2 1.2当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 0.03当量、炭酸カリウム 2当量、テトラヒドロフラン150mL、蒸留水50mLを入れて、窒素雰囲気下、加熱還流する。18時間後、反応液を冷却させ、反応液をメタノール1Lに懸濁させ、撹拌ろ過した後、水500mLで洗う。固体をジクロロベンゼン500mLで再結晶して、化合物100を13.3g得た。
LC/MS calculated for:C60H40N6 Exact Mass:844.3314 found for 845.34[M+H]。
合成例5:化合物4の合成
a)中間体4−2の合成
500mLの丸底フラスコに、シアヌリッククロライド 15g(81.34mmol)を無水テトラヒドロフラン200mLに溶かし、窒素雰囲気下、4−ビフェニルマグネシウムブロミド溶液(0.5Mテトラヒドロフラン)1当量を0℃で滴下し、徐々に常温に上げる。常温で1時間撹拌した後、反応液を氷水500mLに入れて層分離させる。有機層を分離し、無水硫酸マグネシウムを処理し濃縮する。濃縮された残渣をテトラヒドロフランとメタノールで再結晶して、中間体4−2を17.2g得た。
b)中間体4−1の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体4−2 17g(56.26mmol)を入れて、フェニルボロン酸1当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 0.03当量、炭酸カリウム 2当量、テトラヒドロフラン150mL、蒸留水50mLを入れて、窒素雰囲気下、加熱還流する。18時間後、反応液を冷却させ、反応液をメタノール1Lに懸濁させ、撹拌ろ過した後、水500mLで洗い、乾燥して、中間体4−1を12.57g得た。
c)化合物4の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体4−1 12g(34.9mmol)を入れて、前記合成された中間体3−2 1.1当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 0.03当量、炭酸カリウム 2当量、テトラヒドロフラン150mL、蒸留水50mLを入れて、窒素雰囲気下、加熱還流する。18時間後、反応液を冷却させ、反応液をメタノール1Lに懸濁させ、撹拌ろ過した後、水500mLで洗う。生成された固体をジクロロベンゼン500mLで再結晶して、化合物4を17.8g得た。
LC/MS calculated for:C48H32N6 Exact Mass:692.2688 found for 692.27[M+H]。
合成例6:化合物16の合成
a)中間体16−2の合成
4−ビフェニルマグネシウムブロミド溶液(0.5Mテトラヒドロフラン)の代わりに3−ビフェニルマグネシウムブロミド溶液(0.5Mテトラヒドロフラン)を用い、前記合成例5のa)中間体4−2の合成と同様の方法で中間体16−2を合成した。
b)中間体16−1の合成
中間体4−2の代わりに中間体16−2を用いて、前記合成例5のb)の方法と同様の方法で中間体16−1を合成した。
c)化合物16の合成
中間体16−1を用いて、前記合成例5のc)と同様の方法で化合物16を合成した。
LC/MS calculated for:C48H32N6 Exact Mass:692.2688 found for 692.27[M+H]
合成例7:化合物126の合成
中間体として1,2−ジブロモベンゼンを用いて、前記合成例2と同様の方法で化合物126を合成した。
LC/MS calculated for:C48H32N6 Exact Mass:692.2688、found for 693.28[M+H]。
合成例8:化合物140の合成
a)中間体140−1の合成
500mLの丸底フラスコに、前記中間体3−2 20g(39.11mmol)を入れて、1,2−ジブロモベンゼン 1.1当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 0.03当量、炭酸カリウム 2当量、テトラヒドロフラン200mL、蒸留水50mLを入れて、窒素雰囲気下、加熱還流する。18時間後、反応液を冷却させ、反応液をメタノール500mLに懸濁させ、撹拌ろ過した後、水500mLで洗う。生成された固体をモノクロロベンゼン500mLで再結晶して、中間体140−1を18.4g得た。
b)化合物140の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体140−1 18g(33.31mmol)を入れて、前記合成された中間体1−1 1.1当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 0.03当量、炭酸カリウム 2当量、テトラヒドロフラン200mL、蒸留水50mLを入れて、窒素雰囲気下、加熱還流する。18時間後、反応液を冷却させ、反応液をメタノール500mLに懸濁させ、撹拌ろ過した後、水500mLで洗う。生成された固体を集めてノルマルヘキサンと酢酸エチルの混合溶媒でシリカゲルカラム精製して、化合物140を19.2g得た。
LC/MS calculated for:C54H36N6 Exact Mass:768.3001、found for 769.3[M+H]。
合成例9:化合物113の合成
a)中間体113−3の合成
500mLの丸底フラスコに、メチルベンゾイルアセテート 30g(168.37mmol)を入れて、3−クロロフェニルアミジン 1.1当量、ナトリウムメトキシド 1.2当量をメタノール200mLに入れて、6時間加熱還流する。反応液を冷却させ、1N塩酸溶液を入れてpHを5程度に合わせ、塩化メタンで抽出する。抽出された溶液を濃縮して生成された中間体113−4は、次の反応にそのまま使用する。
500mLの丸底フラスコに、前記中間体113−4を入れて、ホスホリルクロライド250mLを入れて、5時間加熱還流させる。反応液を冷却させ、氷水1Lに反応液をゆっくり加えて撹拌する。水層を塩化メタン500mLで抽出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥し濃縮する。濃縮された残渣をノルマルヘキサンと酢酸エチルを用いてシリカゲルカラムで精製して、中間体113−3 39gを得た。
b)中間体113−2の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体113−3 30g(99.6mmol)を入れて、ビフェニルボロン酸 1.2当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 0.03当量、炭酸カリウム 2当量、テトラヒドロフラン250mL、蒸留水70mLを入れて、窒素雰囲気下、加熱還流する。18時間後、反応液を冷却させ、反応液をメタノール500mLに懸濁させ、撹拌ろ過した後、水500mLで洗う。生成された固体を集めてトルエン500mLで加熱再結晶して、中間体113−2 35.9gを得た。
c)中間体113−1の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体113−2 35g(83.5mmol)を入れて、トルエン250mL、ジクロロジフェニルホスフィノフェロセンパラジウム 0.05当量、ビスピナコラトジボロン 1.2当量、酢酸カリウム 2当量を入れて、窒素雰囲気下、18時間加熱還流させた。反応液を冷却させ、水100mLを入れて有機層を抽出する。有機層を集めて活性炭素を処理後、シリカゲルでろ過した後、ろ液を濃縮する。濃縮された残渣を集めてトルエン1Lに加熱して溶かし、活性炭素を処理後、シリカゲルでろ過する。ろ液に冷却させて撹拌して、固体を析出させる。析出した固体をろ過して、中間体113−1を35.8g得た。
d)化合物113の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体113−1 35g(68.6mmol)、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン 1当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 0.03当量、炭酸カリウム 2当量、テトラヒドロフラン250mL、蒸留水70mLを入れて、窒素雰囲気下、加熱還流する。16時間後、反応液を冷却させ、反応液をメタノール500mLに懸濁させ、撹拌ろ過した後、水500mLで洗う。生成された固体を集めてジクロロベンゼン500mLで加熱再結晶して、化合物113を32g得た。
LC/MS calculated for:C49H33N5 Exact Mass:691.2736、found for:692.29[M+H]。
合成例Ad−1:化合物181の合成
a)中間体q−3の合成
丸底フラスコに、2,4−ジクロロキナゾリン 1当量、4−ビフェニルボロン酸 1.1当量、テトラキストリフェニルホスフィン 0.03当量、炭酸カリウム 3当量を、テトラヒドロフランと水 3:1の溶液に0.25モル濃度で19時間加熱還流させた。反応液を常温に冷却させ、有機層を分離し濃縮する。濃縮された残渣をノルマルヘキサンとジクロロメタンの混合溶液で再結晶して、中間体q−3 15g(収率75%)を得た。
LC−Mass(理論値:316.08g/mol、測定値:M+1=317g/mol)。
b)中間体q−2の合成
前記合成された中間体q−3 1当量、2−クロロフェニルボロン酸 1.2当量、テトラキストリフェニルホスフィン 0.03当量、炭酸カリウム 3当量を、テトラヒドロフランと水 3:1の溶液に0.25モル濃度で18時間加熱還流させた。反応液を常温に冷却させ、メタノールに反応液を0.1モル濃度に希釈させて撹拌して、固体を析出させる。生成された固体をろ過し、酢酸エチルで再結晶して、中間体q−2 21g(収率89%)を得た。
LC−Mass(理論値:316.08g/mol、測定値:M+1=317g/mol)。
c)中間体q−1の合成
前記合成された中間体q−2 1当量を用いて、中間体1−1、または中間体3−2の合成方法と同様に進行させて、中間体q−1 15g(収率75%)を得た。
LC−Mass(理論値:484.23g/mol、測定値:M+1=485.27g/mol)。
d)化合物181の合成
前記合成された中間体q−1 1当量、中間体q−2 1当量を丸底フラスコに入れて、ビスジベンジリデンパラジウム 0.03当量、トリスターシャリーブチルホスフィン 0.06当量、セシウムカーボネート 2当量を1,4−ジオキサン溶媒に0.25モル濃度に懸濁させ、窒素雰囲気下、20時間加熱還流した。反応中に生成された固体をろ過し、水で洗い、乾燥する。乾燥した固体をジクロロベンゼン0.1モル濃度で加熱再結晶して、化合物181 11g(収率72%)を得た。
LC−Mass(理論値:714.28g/mol、測定値:M+1=715.31g/mol)
合成例Ad−2:化合物180の合成
合成例Ad−1のa)中間体q−3の合成段階において「4−ビフェニルボロン酸」の代わりに「フェニルボロン酸」を用い、合成例Ad−1の合成法を適切に用いて化合物180を合成した。
LC−Mass(理論値:638.76g/mol、測定値:M+1=639.80g/mol)。
合成例Ad−3:化合物183の合成
合成例Ad−1のa)中間体q−3の合成段階において「4−ビフェニルボロン酸」の代わりに「フェニルボロン酸」を用い、合成例Ad−1の合成法を適切に用いて化合物183を合成した。
LC−Mass(理論値:562.66g/mol、測定値:M+1=563.69g/mol)。
合成例Ad−4:化合物190の合成
合成例Ad−1のa)中間体q−3の合成段階において「4−ビフェニルボロン酸」の代わりに「フェニルボロン酸」を用い、b)段階において「2−クロロフェニルボロン酸」の代わりに「2−クロロ−2’−ビフェニルボロン酸」を用い、合成例Ad−1の合成法を適切に用いて化合物190を合成した。
LC−Mass(理論値:638.76g/mol、測定値:M+1=639.77g/mol)。
第2化合物の合成
中間体M−1の合成
3−ブロモ−9−フェニル−9H−カルバゾール 50g(155.18mmol)とPd(dppf)Cl 3.41g(4.65mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン(Bis(pinacolato)diboron)51.32g(201.8mmol)、および酢酸カリウム 45.8g(465.5mmol)を1,4−ジオキサン(dioxane)520mlに溶解させた。反応物を窒素雰囲気下で12時間還流撹拌した後、ジクロロメタンと蒸留水で3回抽出した。抽出液をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物の中間体M−1を白色固体として43g(収率75%)を得た。
LC−Mass(理論値:369.19g/mol、測定値:M+1=370g/mol)。
中間体M−2の合成
中間体M−1 40g(108.3mmol)、1−ブロモ−4−ヨードベンゼン 30.6g(108.3mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 1.25g(1.08mmol)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、トルエン270mlとエタノール135mLに溶解させた。
この後、炭酸カリウム 31.9g(58.9mmol)を溶かした水溶液135mlを添加した後、12時間還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出後、抽出液をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物の中間体M−2を白色固体として35g(収率81%)を得た。
LC−Mass(理論値:398.29g/mol、測定値:M+1=399g/mol)。
中間体M−3の合成
真空下で加熱乾燥した2口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、ジベンゾフラニル基 10g(59.5mmol)を入れて、無水テトラヒドロフラン 119mLを加えて溶解させた後、−40℃に冷却および撹拌した。
これに2.5M n−ブチルリチウム 26mL(ヘキサン中、65.5mmol)をゆっくり加えた後、常温および窒素雰囲気下、5時間撹拌した。反応液を−78℃に冷却した後、これに無水テトラヒドロフラン 10mLに溶かした1,2−ジブロモエタン 22.4g(119mmol)をゆっくり加えた後、常温で5時間撹拌した。
反応終了後、溶液を減圧濃縮して溶媒を除去した後、蒸留水とジクロロメタンで抽出後、抽出液をマグネシウムサルファイトで乾燥およびろ過し、ろ液を減圧濃縮した。反応液をn−ヘキサンで再結晶して、目的化合物の中間体M−3を白色固体として11g(収率75%)を得た。
GC−Mass(理論値:245.97g/mol、測定値:246g/mol)。
中間体M−4の合成
[反応式4]のように、中間体M−3の合成法においてジベンゾフラニル基の代わりにジベンゾチオフェン 10g(54.3mmol)を入れて、同様の方法で反応させて、目的化合物の中間体M−4を白色固体として11g(収率77%)を得た。
GC−Mass(理論値:261.95g/mol、測定値:262g/mol)。
中間体M−5の合成
[反応式5]のように、中間体M−2の合成法において中間体M−1の代わりに4−ジベンゾフランボロン酸(4−dibenzofuranboronic acid)20g(94.4mmol)を用いて、目的化合物の中間体M−5を白色固体として27g(収率89%)を得た。
LC−Mass(理論値:322.00g/mol、測定値:M+1=323g/mol)。
中間体M−6の合成
[反応式6]のように、中間体M−2の合成法において中間体M−1の代わりに4−ジベンゾチオフェンボロン酸(4−dibenzothiopheneboronic acid)20g(87.69mmol)を用いて、目的化合物の中間体M−6を白色固体として25g(収率83%)を得た。
LC−Mass(理論値:337.98g/mol、測定値:M+1=338g/mol)。
中間体M−7の合成
丸底フラスコに、ジベンゾフラニル基 30g(178.4mmol)を入れて酢酸270gに溶かした後、50℃で、酢酸6gに溶かした臭素 29g(181.5mmol)を4時間ゆっくり加えた。反応液を50℃で8時間追加的に撹拌した後、冷却し、蒸留水に反応物を加える。オレンジ色固体をジクロロメタンに溶かした後、ナトリウムチオサルファイト水溶液で洗浄し、有機層をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をジクロロメタン/n−ヘキサンで再結晶して、目的化合物の中間体M−7を白色固体として10.1g(収率23%)を得た。
GC−Mass(理論値:245.97g/mol、測定値:246g/mol)。
中間体M−8の合成
丸底フラスコに、ジベンゾチオフェニル基 30g(162.8mmol)を入れてクロロホルム2Lに溶かした後、常温で臭素 27.3g(170.9mmol)を6時間ゆっくり加えた。反応液を40℃で12時間追加的に撹拌した後、冷却し、ナトリウムチオサルファイト水溶液を加えて抽出する。有機層をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物を酢酸エチル/n−ヘキサンで再結晶して、目的化合物の中間体M−8を白色固体として15.4g(収率36%)を得た。
GC−Mass(理論値:261.95g/mol、測定値:262g/mol)。
中間体M−9の合成
4−クロロフェニルボロン酸 20g(127.9mmol)、中間体M−7 30.0g(121.5mmol)、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム 1.48g(1.28mmol)をフラスコに入れて、窒素雰囲気下、トルエン320mlとエタノール160mLに溶解させた後、炭酸カリウム 37.7g(255.8mmol)を溶かした水溶液160mlを添加した後、12時間還流撹拌した。反応終了後、酢酸エチルで抽出した後、抽出液をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(9:1体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物の中間体M−9を白色固体として28.1g(収率83%)を得た。
LC−Mass(理論値:278.05g/mol、測定値:M+1=279g/mol)。
中間体M−10の合成
[反応式10]のように、中間体M−9の合成法において中間体M−7の代わりに中間体M−8 32.0g(121.5mmol)を目的化合物の中間体M−10を白色固体として30.4g(収率85%)を得た。
LC−Mass(理論値:294.03g/mol、測定値:M+1=295g/mol)。
中間体M−11の合成
中間体M−2 30g(75.3mmol)と4−アミノビフェニル 14.0g(82.83mmol)、ナトリウムt−ブトキシド 10.9g(113.0mmol)、およびトリ−テトラ−ブチルホスフィン 0.46g(2.26mmol)をトルエン750mlに溶解させ、Pd(dba) 0.43g(0.753mmol)を入れた後、窒素雰囲気下、12時間還流撹拌させる。反応終了後、酢酸エチルと蒸留水で抽出後、有機層をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物の中間体M−11を白色固体として27.5g(収率75%)を得た。
LC−Mass(理論値:486.21g/mol、測定値:M+1=487g/mol)。
中間体M−12の合成
[反応式12]のように、中間体M−11の合成法において中間体M−2の代わりに中間体M−10 5g(17.0mmol)を用いて、目的化合物の中間体M−12を白色固体として5.23g(収率72%)を得た。
LC−Mass(理論値:427.14g/mol、測定値:M+1=428g/mol)。
中間体M−13の合成
[反応式13]のように、中間体M−12の合成法において4−アミノビフェニルの代わりにアニリン 1.66g(17.85mmol)を用いて、目的化合物の中間体M−13を白色固体として4.66g(収率78%)を得た。
LC−Mass(理論値:351.11g/mol、測定値:M+1=352g/mol)。
中間体M−14の合成
[反応式14]のように、中間体M−12の合成方法において4−アミノビフェニルの代わりに1−アミノナフタレン 2.56g(17.85mmol)を用いて、目的化合物の中間体M−14を白色固体として4.98g(収率73%)を得た。
LC−Mass(理論値:401.12g/mol、測定値:M+1=402g/mol)。
中間体M−15の合成
[反応式15]のように、中間体M−14の合成方法において中間体M−10の代わりに中間体M−5 5.49g(17.0mmol)を用いて、目的化合物の中間体M−15を白色固体として5.05g(収率77%)を得た。
LC−Mass(理論値:385.15g/mol、測定値:M+1=386g/mol)。
中間体M−16の合成
[反応式16]のように、中間体M−15の合成法において1−アミノナフタレンの代わりに(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)アミン3.74g(17.85mmol)を用いて、目的化合物の中間体M−16を白色固体として6.0g(収率78%)を得た。
LC−Mass(理論値:451.19g/mol、測定値:M+1=452g/mol)。
中間体M−17の合成
[反応式17]のように、中間体M−11の合成法において4−アミノビフェニルの代わりに1−アミノナフタレン11.9g(82.83mmol)を用いて、目的化合物の中間体M−17を白色固体として25.7g(収率74%)を得た。
LC−Mass(理論値:460.19g/mol、測定値:M+1=461g/mol)。
中間体C−10−3の合成
500mLの丸底フラスコに、3−ブロモカルバゾール30g(121.9mmol)、2−ヨードナフタレン 1.5当量、銅触媒 0.05当量、1,10−フェナントロリン 0.1当量、酢酸カリウム 2当量をジメチルホルムアミド250mLに入れて、18時間加熱還流させた。反応液を冷却させ、水1Lに入れて固体化撹拌した。固体をろ過し、酢酸エチル500mLで再結晶して、中間体C−10−3 34gを得た。
LC/MS calculated for:C22H14BrN Exact Mass:371.0310、found for:372.05[M+H]。
中間体C−10−2の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体C−10−3 34g(91.33mmol)を無水テトラヒドロフラン200mLに溶かし、窒素雰囲気下、−78度に温度を下げる。ブチルリチウム溶液1.3当量を滴下し、30分間撹拌した後、トリイソプロピルボレート1.5当量を滴下し、1時間撹拌した後、常温に上げて2時間撹拌した。反応液に水100mLをゆっくり加えて層分離させた後、有機層を分離した。水層を酢酸エチル100mLで抽出し、有機層を集めて飽和食塩水100mLで洗い、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過して濃縮した。濃縮された残渣を真空乾燥して得られた中間体C−10−2 33gを追加の精製なく次の反応にそのまま使用した。
中間体C−10−1の合成
500mLの丸底フラスコに、前記合成された中間体C−10−2 33gを入れて、4−ブロモ−ヨードベンゼン1.5当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.05当量、炭酸カリウム2.5当量をテトラヒドロフラン200mLと水70mLの混合液に懸濁させ、窒素雰囲気下、加熱還流させた。反応液を冷却させ、水層を除去した後、有機層を集めて濃縮する。濃縮された残渣をノルマルヘキサンと酢酸エチルの混合溶液で、シリカゲルカラムで精製して、中間体C−10−1 37gを得た。
LC/MS calculated for:C28H18BrN、Exact Mass:447.0623、found for:447.10。
合成例10:化合物A−414の合成
中間体M−3 5g(20.2mmol)と中間体M−11 9.85g(20.2mmol)、ナトリウムt−ブトキシド 2.91g(30.3mmol)、およびトリ−テトラ−ブチルホスフィン 0.12g(2.26mmol)をトルエン200mlに溶解させ、Pd(dba) 0.12g(0.202mmol)を入れた後、窒素雰囲気下、12時間還流撹拌させる。反応終了後、酢酸エチルと蒸留水で抽出後、有機層をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物のA−414を白色固体として12g(収率91%)を得た。
LC−Mass(理論値:652.25g/mol、測定値:M+1=653g/mol)。
合成例11:化合物A−415の合成
合成例10において中間体M−3の代わりに中間体M−4 5.3g(20.2mmol)を用いて、目的化合物のA−415を白色固体として11.8g(収率87%)を得た。
LC−Mass(理論値:668.23g/mol、測定値:M+1=669g/mol)。
合成例12:化合物A−9の合成
合成例10において中間体M−3の代わりに中間体M−8 5.3g(20.2mmol)を用いて、目的化合物のA−9を白色固体として11.8g(収率87%)を得た。
LC−Mass(理論値:668.23g/mol、測定値:M+1=669g/mol)
合成例13:化合物A−10の合成
合成例10において中間体M−3の代わりに中間体M−5 6.5g(20.2mmol)を用いて、目的化合物のA−10を白色固体として12.4g(収率84%)を得た。
LC−Mass(理論値:728.28g/mol、測定値:M+1=729g/mol)。
合成例14:化合物A−11の合成
合成例10において中間体M−3の代わりに中間体M−6 6.85g(20.2mmol)を用いて、目的化合物のA−11を白色固体として13.2g(収率88%)を得た。
LC−Mass(理論値:744.26g/mol、測定値:M+1=745g/mol)。
合成例15:化合物A−18の合成
中間体M−5 6.53g(20.2mmol)と中間体M−17 9.30g(20.2mmol)、ナトリウムt−ブトキシド 2.91g(30.3mmol)、およびトリ−テトラ−ブチルホスフィン 0.12g(2.26mmol)をトルエン200mlに溶解させ、Pd(dba) 0.12g(0.202mmol)を入れた後、窒素雰囲気下、12時間還流撹拌させる。反応終了後、酢酸エチルと蒸留水で抽出後、有機層をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物のA−18を白色固体として12.5g(収率88%)を得た。
LC−Mass(理論値:702.27g/mol、測定値:M+1=703g/mol)。
合成例16:化合物A−19の合成
合成例15において中間体M−5の代わりに中間体M−6 6.85g(20.2mmol)を用いて、目的化合物のA−19を白色固体として12.3g(収率85%)を得た。
LC−Mass(理論値:718.24g/mol、測定値:M+1=719g/mol)。
合成例17:化合物A−327の合成
中間体M−12 5.2g(12.2mmol)と中間体M−7 3.0g(12.2mmol)、ナトリウムt−ブトキシド 1.76g(18.3mmol)、およびトリ−テトラ−ブチルホスフィン 0.074g(0.37mmol)をトルエン120mlに溶解させ、Pd(dba) 0.070g(0.122mmol)を入れた後、窒素雰囲気下、12時間還流撹拌させる。反応終了後、酢酸エチルと蒸留水で抽出後、有機層をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物のA−327を白色固体として6.2g(収率86%)を得た。
LC−Mass(理論値:593.18g/mol、測定値:M+1=594g/mol)。
合成例18:化合物A−335の合成
中間体M−13 4.3g(12.2mmol)と中間体M−6 4.14g(12.2mmol)、ナトリウムt−ブトキシド 1.76g(18.3mmol)、およびトリ−テトラ−ブチルホスフィン 0.074g(0.37mmol)をトルエン120mlに溶解させ、Pd(dba) 0.070g(0.122mmol)を入れた後、窒素雰囲気下、12時間還流撹拌させる。反応終了後、酢酸エチルと蒸留水で抽出後、有機層をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物のA−335を白色固体として6.8g(収率91%)を得た。
LC−Mass(理論値:609.16g/mol、測定値:M+1=610g/mol)。
合成例19:化合物A−340の合成
中間体M−14 4.9g(12.2mmol)と中間体M−5 3.94g(12.2mmol)、ナトリウムt−ブトキシド 1.76g(18.3mmol)、およびトリ−テトラ−ブチルホスフィン 0.074g(0.37mmol)をトルエン120mlに溶解させ、Pd(dba) 0.070g(0.122mmol)を入れた後、窒素雰囲気下、12時間還流撹拌させる。反応終了後、酢酸エチルと蒸留水で抽出後、有機層をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物のA−340を白色固体として7.2g(収率92%)を得た。
LC−Mass(理論値:643.20g/mol、測定値:M+1=644g/mol)。
合成例20:化合物A−373の合成
中間体M−16 5.51g(12.2mmol)と中間体M−8 3.21g(12.2mmol)、ナトリウムt−ブトキシド 1.76g(18.3mmol)、およびトリ−テトラ−ブチルホスフィン 0.074g(0.37mmol)をトルエン120mlに溶解させ、Pd(dba) 0.070g(0.122mmol)を入れた後、窒素雰囲気下、12時間還流撹拌させる。反応終了後、酢酸エチルと蒸留水で抽出後、有機層をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物のA−373を白色固体として7.0g(収率91%)を得た。
LC−Mass(理論値:633.21g/mol、測定値:M+1=634g/mol)。
合成例21:化合物A−376の合成
中間体M−15 4.7g(12.2mmol)と中間体M−3 3.01g(12.2mmol)、ナトリウムt−ブトキシド 1.76g(18.3mmol)、およびトリ−テトラ−ブチルホスフィン 0.074g(0.37mmol)をトルエン120mlに溶解させ、Pd(dba) 0.070g(0.122mmol)を入れた後、窒素雰囲気下、12時間還流撹拌させる。反応終了後、酢酸エチルと蒸留水で抽出後、有機層をマグネシウムサルファイトで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(7:3体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物のA−376を白色固体として6.2g(収率92%)を得た。
LC−Mass(理論値:551.19g/mol、測定値:M+1=552g/mol)。
合成例22:化合物C10の合成
500mLの丸底フラスコに、37g(82.52mmol)、ジビフェニルアミン1.2当量、ジベンジリデンアセトンビスパラジウム 0.05当量、ナトリウムターシャリーブトキシド 1.5当量を入れて、キシレン250mLを入れて、18時間加熱還流させた。反応液を冷却させ、メタノール1Lに希釈させて撹拌する。生成された固体をろ過する。水300mL、メタノール300mLで洗い、固体を集めてメチレンクロライド50mL、ヘキサン300mLで再結晶して、化合物C10 43gを得た。
LC/MS calculated for:C52H36N2 Exact Mass:688.2878、found for:688.29。
合成例23:化合物C31の合成
丸底フラスコに、中間体M−5 10g(30.9mmol)とビス(4−ビフェニル)アミン9.9g(30.9mmol)、ナトリウムt−ブトキシド 4.5g(46.35mmol)を入れて、トルエン155mlを加えて溶解させた。これにPd(dba) 0.178g(0.31mmol)とトリ−ターシャリー−ブチルホスフィン 0.125g(0.62mmol)を順次に入れた後、窒素雰囲気下、4時間還流撹拌させる。反応終了後、トルエンと蒸留水で抽出後、有機層をマグネシウムスルフェートで乾燥、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。生成物をn−ヘキサン/ジクロロメタン(8:2体積比)で、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的化合物のC31を16g(収率92%)得た。
LC−Mass(理論値:563.22g/mol、測定値:M+=563.28g/mol)。
有機発光素子の作製I−緑色素子
実施例1
ITO(Indium tin oxide)が1500Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板を、蒸留水で超音波洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールなどの溶剤で超音波洗浄をし乾燥させた後、プラズマ洗浄機に移送させた後、酸素プラズマを用いて前記基板を10分間洗浄した後、真空蒸着機に基板を移送した。このように準備されたITO透明電極を陽極として用いて、ITO基板の上部に化合物Aを真空蒸着して700Åの厚さの正孔注入層を形成し、前記正孔注入層の上部に化合物Bを50Åの厚さに蒸着した後、化合物Cを1020Åの厚さに蒸着して正孔輸送層を形成した。正孔輸送層の上部に合成例1の化合物1および合成例10の化合物A−414を同時にホストとして用い、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(III)[Ir(ppy)]を10wt%でドーピングして、真空蒸着で400Åの厚さの発光層を形成した。ここで、化合物1と化合物A−414とは3:7の重量比で使用され、下記の実施例の場合、別途に比率を記述した。次に、前記発光層の上部に化合物DとLiqとを同時に1:1の比率で真空蒸着して、300Åの厚さの電子輸送層を形成し、前記電子輸送層の上部にLiq15ÅとAl 1200Åとを順次に真空蒸着して陰極を形成することによって、有機発光素子を作製した。
前記有機発光素子は5層の有機薄膜層を有する構造となっており、具体的には、次の通りである。
ITO/化合物A(700Å)/化合物B(50Å)/化合物C(1020Å)/EML[化合物1:A−414:Ir(ppy)=27wt%:63wt%:10wt%](400Å)/化合物D:Liq(300Å)/Liq(15Å)/Al(1200Å)の構造で作製した。
化合物A:N4,N4’−diphenyl−N4,N4’−bis(9−phenyl−9H−carbazol−3−yl)biphenyl−4,4’−diamine
化合物B:1,4,5,8,9,11−hexaazatriphenylene−hexacarbonitrile(HAT−CN)
化合物C:N−(biphenyl−4−yl)−9,9−dimethyl−N−(4−(9−phenyl−9H−carbazol−3−yl)phenyl)−9H−fluoren−2−amine
化合物D:8−(4−(4,6−di(naphthalen−2−yl)−1,3,5−triazin−2−yl)phenyl)quinoline。
実施例2〜実施例16
下記表1に示すように、第1ホストおよび第2ホストを当該比率で用いて、前記実施例1と同様の方法で実施例2〜実施例16の有機発光素子を作製した。
比較例1〜比較例10
下記表1に示すように、第1ホストを単独ホストとして用いて、前記実施例1と同様の方法で比較例1〜10の有機発光素子を作製した。
比較例11
化合物A−414と下記の比較例の化合物Iをホストとして5:5の比率で用いて、実施例1と同様の方法で素子を作製した。
比較例12
化合物1とmCP(1,3−Bis(N−carbazolyl)benzene)をホストとして5:5の比率で用いて、実施例1と同様の方法で素子を作製した。
有機発光素子の作製II−赤色素子
実施例17
合成例Ad−1の化合物181および合成例23の化合物C31をそれぞれ3:7の重量比で混合して同時にホストとして用い、ドーパントとして[Ir(piq)acac]を5wt%でドーピングして発光層を形成したことを除けば、前記実施例1と同様の方法で実施例17の有機発光素子を作製した。
実施例18〜実施例20
下記表2に示すように、第1ホストおよび第2ホストを当該比率で用いて、前記実施例17と同様の方法で実施例18〜実施例20の有機発光素子を作製した。
比較例13〜比較例15
下記表2に示すように、第1ホストを単独ホストとして用いて、前記実施例17と同様の方法で比較例13〜比較例15の有機発光素子を作製した。
評価1:発光効率および駆動上昇効果の確認
前記実施例1〜20、および比較例1〜15による有機発光素子の発光効率および寿命特性を評価した。具体的な測定方法は下記の通りであり、その結果は表1および表2の通りである。
(1)電圧変化に応じた電流密度の変化の測定
製造された有機発光素子に対して、電圧を0Vから10Vまで上昇させながら、電流−電圧計(Keithley2400)を用いて単位素子に流れる電流値を測定し、測定された電流値を面積で割って結果を得た。
(2)電圧変化に応じた輝度の変化の測定
製造された有機発光素子に対して、電圧を0Vから10Vまで上昇させながら、輝度計(Minolta Cs−1000A)を用いてその時の輝度を測定して結果を得た。
(3)発光効率の測定
前記(1)および(2)から測定された輝度と電流密度および電圧を用いて同一電流密度(10mA/cm)の電流効率(cd/A)を計算した。
(4)寿命の測定
製造された有機発光素子に対して、ポーラロニックス寿命測定システムを用いて、実施例1〜12および比較例1〜比較例14の素子を、初期輝度(cd/m)を5000cd/mで発光させ、時間の経過に応じた輝度の減少を測定して、初期輝度対比90%に輝度が減少した時点をT90寿命として測定した。
(5)駆動電圧の測定
電流−電圧計(Keithley2400)を用いて15mA/cmで各素子の駆動電圧を測定し、その結果を下記表1および表2に記載した。
表1および表2を参照すれば、本発明による第1ホストと第2ホストとの組み合わせホストの場合、単独ホストが使用された場合より、発光効率、寿命および駆動電圧がはるかに改善されたことを確認することができる。
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に製造可能であり、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的な思想や必須の特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施できることを理解するであろう。そのため、以上に述べた実施例はあらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。
100、200 有機発光素子、
105 有機層、
110 カソード、
120 アノード、
130 発光層、
140 補助層。
前記第2化合物のHOMOエネルギーレベルは−4.6eV〜−5.5eVの範囲、およびLUMOエネルギーレベルは−1.7eV〜0.850eVの範囲であってもよい。
具体的には、発光層130において、前記第1化合物、および前記第2化合物が同時にホストとして含まれ、例えば、前記第1化合物は、下記化学式1−Iaまたは化学式1−IVaで表され、前記第2化合物は、前記化学式2のL〜Lがそれぞれ独立に、単結合、または置換もしくは非置換のフェニレン基であり、Ar〜Arがそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロ環基であるものの、Ar〜Arのうちの少なくとも1つは、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロ環基であってもよい。
発光層130は、ホストとして前述した第1化合物と第2化合物のほか、1種以上の化合物をさらに含んでもよい。例えば、正孔特性に優れたアリールアミン化合物またはアリールアミンカルバゾール化合物などをさらに含んでもよい。
発光層130は、ドーパントをさらに含んでもよい。前記ドーパントは、前記ホストに微量混合されて発光を起こす物質で、一般に三重項状態以上に励起させる多重項励起(multiple excitation)によって発光する金属錯体(metal complex)のような物質が使用できる。前記ドーパントは、例えば、無機、有機、有機−無機化合物であってもよいし、1種または2種以上含まれる。
500mLの丸底フラスコに、中間体C−10−1 37g(82.52mmol)、ジビフェニルアミン1.2当量、ジベンジリデンアセトンビスパラジウム 0.05当量、ナトリウムターシャリーブトキシド 1.5当量を入れて、キシレン250mLを入れて、18時間加熱還流させた。反応液を冷却させ、メタノール1Lに希釈させて撹拌する。生成された固体をろ過する。水300mL、メタノール300mLで洗い、固体を集めてメチレンクロライド50mL、ヘキサン300mLで再結晶して、化合物C10 43gを得た。
(4)寿命の測定
製造された有機発光素子に対して、ポーラロニックス寿命測定システムを用いて、実施例1〜20および比較例1〜比較例15の素子を、初期輝度(cd/m)を5000cd/mで発光させ、時間の経過に応じた輝度の減少を測定して、初期輝度対比90%に輝度が減少した時点をT90寿命として測定した。

Claims (13)

  1. 下記化学式1で表される少なくとも1種の第1化合物;および
    下記化学式2で表される少なくとも1種の第2化合物を含む有機光電子素子用組成物:
    前記化学式1において、
    〜X12は、それぞれ独立に、N、C、またはCRであり、
    〜Xのうちの少なくとも1つは、Nであり、
    〜X12のうちの少なくとも1つは、Nであり、
    は、それぞれ独立に、水素、重水素、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C1〜C30アルケニル基、置換もしくは非置換のC1〜C30アルキニル基、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基、置換もしくは非置換のC6〜C30アリールオキシ基、置換もしくは非置換のC6〜C30アリールチオ基、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロアリール基、ヒドロキシル基、チオール基、またはこれらの組み合わせであり、
    は、それぞれ独立に存在するか、隣接したRは、互いに連結されて環を形成し、
    は、重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、C2〜C30ヘテロシクロアルキル基、またはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のC6〜C30アリーレン基であり;
    前記化学式2において、
    〜Lは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは非置換のC6〜C30アリーレン基、または置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロアリーレン基であり、
    Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
    前記化学式1および2の「置換」は、別途の定義がない限り、少なくとも1つの水素が重水素、ハロゲン基、ヒドロキシル基、アミノ基、C1〜C30アミン基、C6〜C30アリールアミン基、ニトロ基、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、C2〜C30ヘテロシクロアルキル基、C6〜C30アリール基、C2〜C30ヘテロ環基、C1〜C20アルコキシ基、C1〜C10トリフルオロアルキル基またはシアノ基で置換されていることを意味する。
  2. 前記化学式1は、下記化学式1−I〜化学式1−IVのうちのいずれか1つで表される、請求項1に記載の有機光電子素子用組成物:
    前記化学式1−I〜1−IVにおいて、
    Zは、それぞれ独立に、N、またはCRであり、
    Zを含むそれぞれの環において少なくとも1つのZは、Nであり、
    、Ra1〜Ra4、R、R、R、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素、重水素、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C6〜C30アリール基、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
    は、重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、C2〜C30ヘテロシクロアルキル基、またはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のC6〜C30アリーレン基であり、
    ここで、「置換」は、請求項1で定義した通りである。
  3. 前記Lは、重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、もしくはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のフェニレン基;
    重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、もしくはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のビフェニレン基;
    重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、もしくはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のターフェニレン基;または
    重水素、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、もしくはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のクォーターフェニレン基である、請求項1に記載の有機光電子素子用組成物。
  4. 前記Lは、置換されているか非置換の下記グループ2に挙げられた連結基から選択される、請求項1に記載の有機光電子素子用組成物:
    前記グループ2において、*は、隣り合う原子との連結部である。
  5. 前記化学式1のX〜X12は、それぞれ独立に、N、C、またはCRであり、
    〜Xのうちの3つは、Nであり、
    〜X12のうちの1つ〜3つは、Nであり、
    は、それぞれ独立に、水素、重水素、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C6〜C30アリール基、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
    は、重水素、C1〜C30アルキル基、またはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のC6〜C30アリーレン基であり、
    ここで、「置換」は、別途の定義がない限り、少なくとも1つの水素が重水素、ハロゲン基、ヒドロキシル基、C1〜C40シリル基、C1〜C30アルキル基、C3〜C30シクロアルキル基、C2〜C30ヘテロシクロアルキル基、C6〜C30アリール基、またはC2〜C30ヘテロ環基で置換されている、請求項1に記載の有機光電子素子用組成物。
  6. 前記Rは、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基であり、
    前記C6〜C30アリール基は、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のターフェニル基、置換もしくは非置換のクォーターフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基、置換もしくは非置換のトリフェニレン基、または置換もしくは非置換のフェナントレニル基である、請求項5に記載の有機光電子素子用組成物。
  7. 前記化学式2のL〜Lは、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは非置換のフェニレン基、置換もしくは非置換のビフェニレン基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基、置換もしくは非置換のピリジニル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、置換もしくは非置換のキノリニル基、またはこれらの組み合わせであり、
    Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のターフェニル基、置換もしくは非置換のクォーターフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基、置換もしくは非置換のカルバゾリル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のフェナントレニル基、置換もしくは非置換のトリフェニレン基、置換もしくは非置換のキノリニル基、置換もしくは非置換のピリジニル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、置換もしくは非置換のチオフェニル基、またはこれらの組み合わせである、請求項1に記載の有機光電子素子用組成物。
  8. 前記化学式2のAr〜Arは、置換もしくは非置換の下記グループ4に挙げられた基から選択される、請求項7に記載の有機光電子素子用組成物:
    前記グループ4において、*は、隣り合う原子との連結部である。
  9. 前記第1化合物は、下記化学式1−Iaまたは化学式1−IVaで表され、
    前記第2化合物は、前記化学式2のL〜Lがそれぞれ独立に、単結合、または置換もしくは非置換のフェニレン基であり、Ar〜Arがそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基、または置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロ環基であるものの、Ar〜Arのうちの少なくとも1つは、置換もしくは非置換のC2〜C30ヘテロ環基である、請求項1に記載の有機光電子素子用組成物:
    前記化学式1−Iaおよび1−IVaにおいて、
    〜Zは、それぞれ独立に、N、またはCRであり、
    〜Zのうちの少なくとも2つは、Nであり、
    〜Zのうちの少なくとも2つは、Nであり、
    、およびRa1〜Ra4は、それぞれ独立に、水素、または置換もしくは非置換のC6〜C30アリール基であり、
    は、重水素、C1〜C30アルキル基、またはC6〜C30アリール基で置換されているか非置換のC6〜C30アリーレン基であり、
    ここで、「置換」は、請求項1で定義した通りである。
  10. 燐光ドーパントをさらに含む、請求項1に記載の有機光電子素子用組成物。
  11. 互いに対向するアノードおよびカソードと、
    前記アノードと前記カソードとの間に位置する少なくとも1層の有機層とを含み、
    前記有機層は、請求項1〜10のいずれか1項に記載の有機光電子素子用組成物を含む有機光電子素子。
  12. 前記有機層は、発光層を含み、
    前記発光層は、前記有機光電子素子用組成物を含む、請求項11に記載の有機光電子素子。
  13. 請求項11に記載の有機光電子素子を含む表示装置。
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