JP2019501868A - 有機電界発光化合物及びそれを含む有機電界発光デバイス - Google Patents

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Abstract

本開示は、有機電界発光化合物、及びホスト材料、電子緩衝材料、電子輸送材料、及びそれを含む有機電界発光デバイスに関する。本開示の有機電界発光化合物を使用することにより、有機電界発光デバイスは、分子間スタッキング及び分子間相互作用により、高速電子流特性を保護し、これにより、低駆動電圧及び／または優れた発光効率及び／または効率的な寿命特性を有する有機電界発光デバイスを提供することが可能である。
【選択図】図２

Description

本開示は、有機電界発光化合物及びそれを含む有機電界発光デバイスに関する。
電界発光デバイス（ＥＬデバイス）は、視野角が広く、コントラスト比が大きく、及び反応時間が速い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小さい芳香族ジアミン分子及びアルミニウム錯体を使用して、Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋによって開発された［Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１，９１３，１９８７］。
有機電界発光デバイス（以下、ＯＬＥＤと略す）は、電気を有機電界発光材料に適用することにより、電気エネルギーを光に変化させるデバイスであり、概して、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間の有機層を含む構造を有する。ＯＬＥＤの有機層は、必要があれば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔補助層、発光補助層、電子阻止層、発光層（ホスト材料及びドーパント材料を含む）、電子緩衝層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等を含んでもよい。有機層のために使用される材料は、それらの機能によって、正孔注入材料、正孔輸送材料、正孔補助材料、発光補助材料、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、電子注入材料等に分類される。ＯＬＥＤにおいては、電圧の適用により、正孔がアノードから発光層に注入され、電子がカソードから発光層に注入され、高エネルギーの励起子が正孔及び電子の再結合により形成される。このエネルギーにより、有機発光化合物が励起状態に達し、励起状態の有機発光化合物が基底状態に戻ることによるエネルギーが光を発することにより発光する。
ＯＬＥＤの発光効率を決める最も重要な因子は、発光材料である。発光材料は、高い量子効率、ならびに高い電子及び正孔移動度を有していなければならず、かつ形成された発光材料層は、均一で安定していなければならない。発光材料は、発光色に応じて、青色、緑色、及び赤色発光材料、加えて、黄色または橙色の発光材料に分類される。加えて、発光材料はまた、それらの機能によって、ホスト材料及びドーパント材料に分類できる。近年、高効率で長寿命のＯＬＥＤの開発が、差し迫った課題である。特に、中型または大型のＯＬＥＤパネルのＥＬの特性要件を考慮して、従来の発光材料と比較して優れた特性を示す発光材料を、至急に開発しなければならない。固体状態での溶媒、及びエネルギー輸送者として作用するホスト材料は、高純度であり、真空蒸着が可能な適切な分子量であることが望ましい。更に、ホスト材料は、熱安定性を達成するための高いガラス転移温度及び高い熱分解温度、長い寿命を達成するための高い電気化学的安定性、非晶質薄膜を形成する容易さ、隣接する層の材料への良好な接着力、ならびに他の層への非移行性を有することが望ましい。
また、電子緩衝層は、デバイスが、パネル製造プロセス中に高温にさらされる際に、デバイス中の電流特性の変化により発生し得る、発光輝度減少の問題を改善するために備えられている。したがって、電子緩衝層中に含まれる化合物の特性は重要である。加えて、電子緩衝層中で使用される化合物は、電子求引性及び電子親和力ＬＵＭＯ（最低空分子軌道）エネルギー準位により電子注入を制御する役割を行うため望ましく、したがって、ＯＬＥＤの効率及び寿命を改善する役割を演じ得る。
一方、Ａｌｑ３等の発光機能を有する有機金属錯体は、優れた電子移動能力により、通常ＯＬＥＤ中で電子輸送材料として使用された。しかし、Ａｌｑ３は、別の層に移動するという問題、及び青色発光デバイスで使用される場合、色純度を低下させるという問題を有する。したがって、上述の問題がなく、高速電子移動性によりＯＬＥＤが高発光効率を有するようにできる高電子親和力を有する新しい電子輸送材料が、望まれていた。
米国特許第８，９６８，８８７号は、置換基としてフェナントレン化合物を含むホスト材料について開示しているが、その中で開示されるホスト材料は、主鎖としてトリフェニレンを含まなければならない。
韓国特許出願公開第１０−２０１３−４２９０１号は、主鎖として、フェナントロ（４，３−ｂ）チオフェン、フェナントロ（４，３−ｂ）フラン、またはフェナントロ（４，３−ｂ）ピロールの化合物を含むＯＬＥＤについて開示している。
韓国特許出願公開第１０−２０１４−５７４３９号は、正孔輸送材料またはホストとして、ベンゾナフト（２，３−ｄ）フラン構造またはベンゾナフト（２，３−ｄ）チオフェン構造の複素環式化合物を使用したＯＬＥＤについて開示している。
本開示の目的は、低い駆動電圧、ならびに／または優れた電流及び電力効率、ならびに／または大幅に改善された作動寿命を有する有機電界発光デバイスを製造するのに有効である有機電界発光化合物を提供することである。
本発明者らは、上記の目的が、次の式１で表される有機電界発光化合物によって達成され得ることを発見し、
式中、
Ｘは、Ｏ、Ｓ、またはＣＲ１１Ｒ１２を表し、
Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、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、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルアミノ、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、または置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表し、Ｒ１〜Ｒ４のうちの少なくとも１つが、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、または置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表すが、但し、Ｒ１〜Ｒ４のうちの少なくとも１つがトリフェニレニルを表さないことを条件とし、
Ｒ１１及びＲ１２は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、もしくは置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリールを表し、または互いに連結し、炭素原子（複数可）が、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、
ａ及びｄは、それぞれ独立して、１〜４の整数を表し、ｂ及びｃは、それぞれ独立して、１または２の整数を表し、
ヘテロアリールは、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する。
本開示の化合物を、その特有の融着位置により種々の置換基と結合することにより、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、電子緩衝層（蒸着装置内で電子輸送層及び発光層の間に蒸着された化合物）、及び電子輸送層にて利用することができる。層の中で、本開示の発明者は、化合物は、発光層、電子輸送層、電子緩衝層、または電子輸送層及び電子緩衝層の両方にて使用する場合、優れた装置性能を示すことを見出した。
一方、ＯＬＥＤでの電荷輸送の間に、電荷輸送材料中の弱い結合により予想外の劣化が起こる可能性がある。このような劣化を克服するための１つの解決法は、分子骨格を堅くすることである（Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２０１３，２５，２１１４−２１２９参照）。本開示の化合物のコア構造は、回転自由度を有さない、強固な芳香族ネットワークを有する。本発明者らは、この特性が、ＯＬＥＤで優れた性能をもたらすことを見出した。
ホスト材料、電子緩衝材料、または電子輸送材料として本開示の有機電界発光化合物を使用することにより、有機電界発光デバイスは、分子間スタッキング及び分子間相互作用により、高速電子流特性を保護してもよく、したがって、低駆動電圧及び／または優れた発光効率及び／または効率的な寿命特性を有する有機電界発光デバイスを提供することが可能である。
本開示の実施形態に従ったＯＬＥＤの構造を表す概略図を示す。 コア構造Ａの計算モデリング結果を表す図を示す。
以下、本開示が詳細に記載される。しかしながら、以下の記載は本開示の説明を目的とするものであり、決して本開示の範囲の制限を目的とするものではない。
本開示における用語「有機電界発光化合物」は、ＯＬＥＤに使用され得る化合物、及び必要ならば、ＯＬＥＤを構成する任意の層に含まれ得る化合物を意味する。
式１で表される有機電界発光化合物は、次の通り詳細に記述される。
式１中、Ｘは、Ｏ、Ｓ、またはＣＲ１１Ｒ１２を表し、ここで、Ｒ１１及びＲ１２は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、または置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリールを表すか、または互いに連結して、炭素原子（複数可）が、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、Ｒ１１〜Ｒ１２は、それぞれ独立して、好ましくは、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ２０）アルキル、より好ましくは、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ１０）アルキル、例えば、メチルを表す。
式１中、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、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、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルアミノ、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、または置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表す。本明細書において、Ｒ１〜Ｒ４のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、または置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表すが、但し、Ｒ１〜Ｒ４のうちの少なくとも１つがトリフェニレニルを表さないことを条件とする。Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立して、好ましくは、水素、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２５）アリール、置換もしくは非置換の（５〜２５員）ヘテロアリール、または置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ２５）アリールアミノ、より好ましくは、水素、置換（Ｃ６−Ｃ１８）アリール、置換（５〜１８員）ヘテロアリール、または置換もしくは非置換のジ（Ｃ６−Ｃ１８）アリールアミノ、及び例えば、水素、置換トリアジニル、置換フェニル、置換ナフチル、置換フルオレニル、置換カルバゾリル、置換フェノキサジニル、置換フェノチアジニル、または置換もしくは非置換のジ（Ｃ６−Ｃ１５）アリールアミノを表す。
式１中、ａ及びｄは、それぞれ独立して、１〜４の整数を表し、ｂ及びｃは、それぞれ独立して、１または２の整数を表す。好ましくは、ａ〜ｄは、それぞれ独立して、１を表す。
式１中、ヘテロアリールは、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１個のへテロ原子、好ましくは、Ｎ、Ｏ、及びＳから選択される１個のヘテロ原子を含む。
式１で表される化合物は、次の式２〜４のうちのいずれか１つで表され得る。
式２〜４中、Ｘ、Ｒ１〜Ｒ４、ａ、ｂ、及びｃは、式１で定義される通りである。
式２〜４中、Ｌ１〜Ｌ３は、それぞれ独立して、単結合、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリーレン、または置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリーレン、好ましくは、単結合、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２５）アリーレン、または置換もしくは非置換の（５〜２５員）ヘテロアリーレン、及びより好ましくは、単結合、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ１８）アリーレン、または非置換の（５〜１８員）ヘテロアリーレンを表す。例えば、Ｌ１は、単結合、非置換フェニレン、非置換ナフチレン、または置換フルオレニレンであり得、Ｌ２は、単結合、または非置換フェニレンであり得、及びＬ３は、非置換カルバゾリレン（ｃａｒｂａｚｏｌｙｌｅｎｅ）であり得る。
式２中、Ｘ１〜Ｘ３は、それぞれ独立して、ＮまたはＣＨを表すが、但し、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つがＮを表し、好ましくは、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも２つがＮを表すことを条件とする。
式２中、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、または置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、好ましくは、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２５）アリール、または置換もしくは非置換の（５〜２５員）ヘテロアリール、より好ましくは、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ１８）アリール、または置換もしくは非置換の（５〜１８員）ヘテロアリール、及び例えば、置換もしくは非置換のフェニル、非置換ビフェニル、非置換ナフチル、置換フルオレニル、置換カルバゾリル、または非置換ジベンゾフラニルを表す。
式３及び４中、Ｗ、Ｙ、及びＺは、それぞれ独立して、単結合、Ｏ、Ｓ、ＮＲ１３、またはＣＲ１４Ｒ１５を表し、好ましくは、単結合、Ｏ、Ｓ、またはＮＲ１３を表す。例えば、Ｗは、ＮＲ１３を表し得、Ｙは、単結合を表し得、及びＺは、単結合、Ｏ、またはＳを表し得る。
本明細書において、Ｒ１３〜Ｒ１５は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、もしくは置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリールを表すか、またはＲ１４及びＲ１５は、互いに連結して、炭素原子（複数可）が、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得る。Ｒ１３〜Ｒ１５は、それぞれ独立して、好ましくは、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ１８）アリール、または置換もしくは非置換の（５〜１８員）ヘテロアリール、より好ましくは、非置換の（Ｃ６−Ｃ１２）アリール、例えば、非置換フェニルを表す。
式３及び４中、ｎ及びｍは、それぞれ独立して、０または１の整数を表す。
式２〜４中、ｅは、１〜３の整数、好ましくは、１を表す。
式３及び４中、ｆ、ｇ、及びｈは、それぞれ独立して、１〜４の整数、好ましくは、１または２の整数を表す。
式３及び４中、Ｒ５〜Ｒ７は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、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、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルアミノ、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、または置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基（複数可）に連結して、炭素原子（複数可）が、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する。好ましくは、Ｒ５〜Ｒ７は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２５）アリール、もしくは置換もしくは非置換の（５〜２５員）ヘテロアリールを表すか、または隣接した置換基（複数可）に連結して、置換の、単環式もしくは多環式の（Ｃ３−Ｃ２５）芳香族環を形成する。より好ましくは、Ｒ５〜Ｒ７は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ１８）アリール、または置換もしくは非置換の（５〜２０員）ヘテロアリールを表すか、あるいは隣接した置換基（複数可）に連結して、置換の、多環式（Ｃ５−Ｃ１８）芳香族環を形成する。例えば、Ｒ５〜Ｒ７は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換のフェニル、または置換もしくは非置換のカルバゾリルを表すか、あるいは隣接した置換基（複数可）及び主鎖に連結して、少なくとも１個のメチルで置換されたフルオレニルを形成する。
本明細書において、用語「（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル」は、鎖を構成する１〜３０個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキルを意味し、炭素原子数は、好ましくは１〜２０個、より好ましくは１〜１０個であり、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル等が挙げられる。用語「（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル」は、３〜３０個の環骨格炭素原子を有する、単環式または多環式の炭化水素であり、炭素原子数は、好ましくは３〜２０個、より好ましくは３〜７個であり、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等が挙げられる。用語「（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から選択される少なくとも１個のへテロ原子を含む、３〜７個、好ましくは５〜７個の環骨格原子を有するシクロアルキルであり、テトラヒドロフラン、ピロリジン、チオラン、テトラヒドロピラン等が挙げられる。用語「（Ｃ６−Ｃ３０）アリール（アリーレン）」は、６〜３０個の環骨格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または縮合環ラジカルであり、炭素原子数は、好ましくは６〜２０個、より好ましくは６〜１５個であり、スピロ構造を含んでもよい。上記のアリール（アリーレン）としては、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、ナフチル、ビナフチル、フェニルナフチル、ナフチルフェニル、フルオレニル、フェニルフルオレニル、ベンゾフルオレニル、ジベンゾフルオレニル、フェナントレニル、フェニルフェナントレニル、アントラセニル、インデニル、トリフェニレニル、ピレニル、テトラセニル、ペリレニル、クリセニル、ナフタセニル、フルオランセニル、スピロビフルオレニル等を挙げてもよい。用語「（３〜３０員）ヘテロアリール（ヘテロアリーレン）」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個の、好ましくは１〜４個のヘテロ原子を含む、３〜３０個の環骨格原子を有するアリールである。上記のヘテロアリール（ヘテロアリーレン）は、単環式環、または少なくとも１個のベンゼン環と縮合した縮合環であってもよく、部分的に飽和してもよく、少なくとも１個のヘテロアリール基またはアリール基と、ヘテロアリール基を単結合（複数可）によって結合を形成されたものでもよく、スピロ構造を含んでもよく、フリル、チオフェニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、及びピリダジニル等の単環式環型ヘテロアリール、ならびにベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、イソベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イソインドリル、インドリル、ベンゾインドリル、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、ベンゾカルバゾリル、ジベンゾカルバゾリル、フェノキサジニル、フェノチアジニル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリル、及びジヒドロアクリジニル等の縮合環型ヘテロアリールを含む。更に、「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、別の原子または別の官能基、すなわち置換基で置換されることを意味する。Ｒ１〜Ｒ７、Ｒ１１〜Ｒ１５、Ａｒ１、Ａｒ２、及びＬ１〜Ｌ３における、置換アルキル、置換アリール（アリーレン）、置換ヘテロアリール（ヘテロアリーレン）、置換シクロアルキル、置換アルコキシ、置換トリアルキルシリル、置換ジアルキルアリールシリル、置換アルキルジアリールシリル、置換トリアリールシリル、置換モノまたはジアルキルアミノ、置換モノまたはジアリールアミノ、置換アルキルアリールアミノ、及び置換の単環式もしくは多環式の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、カルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、ハロ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル、（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルチオ、（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルケニル、（３〜７員）ヘテロシクロアルキル、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールオキシ、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールチオ、非置換または（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル及び／もしくは（Ｃ６−Ｃ３０）アリールで置換された（５〜３０員）ヘテロアリール、非置換または（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、（５〜３０員）ヘテロアリール、及び／またはモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノで置換された（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、トリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、トリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、ジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、アミノ、モノまたはジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルアミノ、非置換または（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルで置換されたモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルカルボニル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシカルボニル、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールカルボニル、ジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールボロニル、ジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルボロニル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールボロニル、（Ｃ６−Ｃ３０）アリール（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、ならびに（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールからなる群から選択される少なくとも１つ、好ましくは、（Ｃ１−Ｃ２０）アルキル、非置換または（Ｃ１−Ｃ２０）アルキル及び／もしくは（Ｃ６−Ｃ２５）アリールで置換された（５〜２５員）ヘテロアリール、非置換または（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、（５〜２５員）ヘテロアリール、及び／もしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノで置換された（Ｃ６−Ｃ２５）アリール、非置換または（Ｃ１−Ｃ２０）アルキルで置換されたジ（Ｃ６−Ｃ２５）アリールアミノ、ならびに（Ｃ１−Ｃ２０）アルキル（Ｃ６−Ｃ２５）アリールからなる群から選択される少なくとも１つ、より好ましくは、（Ｃ１−Ｃ１０）アルキル、非置換または（Ｃ１−Ｃ１０）アルキル及び／もしくは（Ｃ６−Ｃ２５）アリールで置換された（６〜２５員）ヘテロアリール、非置換または（Ｃ６−Ｃ２５）アリール、（６〜２５員）ヘテロアリール、及び／もしくはジ（Ｃ６−Ｃ１８）アリールアミノで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、非置換または（Ｃ１−Ｃ１０）アルキルで置換されたジ（Ｃ６−Ｃ１８）アリールアミノ、ならびに（Ｃ１−Ｃ１０）アルキル（Ｃ６−Ｃ２０）アリールからなる群から選択される少なくとも１つであり、ならびに例えば、メチル、非置換またはジフェニルフルオレニル、カルバゾリル、及び／もしくはジフェニルアミノで置換されたフェニル、非置換ビフェニル、非置換ナフチル、メチル及び／またはフェニルで置換されたフルオレニル、非置換またはフェニルで置換されたカルバゾリル、非置換ジベンゾフラニル、（Ｃ６−Ｃ２５）アリール及び／または（６〜１８員）ヘテロアリールで置換されたトリアジニル、ナフチルで置換されたピリミジニル、ならびに非置換またはメチルで置換されたジ（Ｃ６−Ｃ１８）アリールアミノからなる群から選択される少なくとも１つであってもよい。
式１で表される化合物としては、次の化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本開示は、また式１の化合物を含む有機電界発光化合物、及びそれを含むＯＬＥＤについても開示している。
有機電界発光化合物は、唯一の化合物として、本開示の有機電界発光化合物から構成されていてもよく、または本開示の有機電界発光化合物を含み、有機電界発光材料にて一般に使用される従来の材料を更に含む混合物もしくは組成物であってもよい。
本開示のＯＬＥＤは、第１電極、第２電極、及び第１及び第２電極間に少なくとも１つの有機層を含んでもよい。有機層は、少なくとも１つの式１の有機電界発光化合物を含んでもよい。
第１の電極及び第２の電極の一方はアノードであってもよく、他方はカソードであってもよい。有機層は、発光層を含んでもよく、正孔注入層、正孔輸送層、正孔補助層、発光補助層、電子輸送層、電子緩衝層、電子注入層、中間層、正孔阻止層、及び電子阻止層から選択される少なくとも１つの層を更に含んでもよい。
本明細書において、正孔補助層または発光補助層は、正孔輸送層と発光層との間に配置されてもよく、これは正孔の輸送速度を制御し得る。正孔補助層または発光補助層は、優れた効率性及び／または改善された寿命を有するＯＬＥＤを製造するのに効果的であり得る。
本開示の一実施形態によれば、式１で表される化合物は、ホスト材料、電子緩衝材料、及び電子輸送材料のうちの少なくとも１つとして、ＯＬＥＤに含まれ得る。
本開示の一実施形態によれば、式１で表される化合物は、ホスト材料として、発光層に含まれ得る。好ましくは、発光層は、少なくとも１つのドーパントを含み得る。必要に応じて、式１の有機電界発光化合物以外の別の化合物が、第２のホスト材料として含まれてもよい。本明細書において、第１のホスト材料と第２のホスト材料の重量比は、１：９９〜９９：１の範囲内である。発光層中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、２０重量％未満であることが好ましい。
第２のホスト材料は、既知のリン光性ホストのうちのいずれかを使用できる。好ましくは、第２のホスト材料は、次の式５で表される化合物を含み得、
式中、
Ａ１〜Ａ２は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリールを表すが、但し、Ａ１の置換基もＡ２の置換基も窒素含有ヘテロアリールではないことを条件とし、
Ｌは、単結合、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリーレンを表し、
Ｙ１〜Ｙ１６は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ６０）アリール、置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、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、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、または置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基（複数可）に連結して、炭素原子（複数可）が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１個のヘテロ原子で置換され得る、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）、単環式もしくは多環式の脂環式環または芳香族環を形成する。
式５の化合物は、次の式６〜９のうちのいずれか１つにより表され得る。
式６〜９中、Ａ１、Ａ２、Ｌ、及びＹ１〜Ｙ１６は、式５に記載の通りである。
式５〜９中、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立して、好ましくは、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、及びより好ましくは、非置換またはシアノ、ハロゲン、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、（Ｃ６−Ｃ１２）アリール、もしくはトリ（Ｃ６−Ｃ１２）アリールシリルで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリールを表す。例えば、Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立して、置換または非置換のフェニル、置換または非置換のビフェニル、置換または非置換のテルフェニル、置換または非置換のナフチル、置換または非置換のフルオレニル、置換または非置換のベンゾフルオレニル、置換または非置換のフェナントレニル、置換または非置換のアントラセニル、置換または非置換のインデニル、置換または非置換のトリフェニレニル、置換または非置換のピレニル、置換または非置換のテトラセニル、置換または非置換のペリレニル、置換または非置換のクリセニル、置換または非置換のフェニルナフチル、置換または非置換のナフチルフェニル、及び置換または非置換のフルオランセニルからなる群から選択されてもよい。置換フェニル等の置換基の置換基は、シアノ、ハロゲン、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、（Ｃ６−Ｃ１２）アリール、またはトリ（Ｃ６−Ｃ１２）アリールシリルであってもよい。
式５〜９中、Ｙ１〜Ｙ１６は、それぞれ独立して、好ましくは、水素、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ１０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、置換もしくは非置換の（５〜２０員）ヘテロアリール、または置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ１２）アリールシリル、より好ましくは、水素、シアノ、（Ｃ１−Ｃ１０）アルキル、非置換またはシアノ、（Ｃ１−Ｃ１０）アルキル、もしくはトリ（Ｃ６−Ｃ１２）アリールシリルで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、非置換または（Ｃ１−Ｃ１０）アルキル、（Ｃ６−Ｃ１５）アリール、もしくはトリ（Ｃ６−Ｃ１２）アリールシリルで置換された（５〜２０員）ヘテロアリール、あるいは非置換または（Ｃ１−Ｃ１０）アルキルで置換されたトリ（Ｃ６−Ｃ１２）アリールシリルを表す。例えば、Ｙ１〜Ｙ１６は、それぞれ独立して、水素、シアノ、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、非置換またはシアノ、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、もしくはトリフェニルシリルで置換されたフェニル、ビフェニル、テルフェニル、もしくはナフチル、非置換または（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、フェニル、ビフェニル、ナフチル、もしくはトリフェニルシリルで置換されたジベンゾチオフェニル、もしくはジベンゾフラニル、あるいは非置換または（Ｃ１−Ｃ６）アルキルで置換されたトリフェニルシリルを表す。
式５〜９中、Ｌは、単結合、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリーレン、好ましくは、単結合、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ１５）アリーレン、より好ましくは、単結合、あるいは非置換またはシアノ、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、もしくはトリ（Ｃ６−Ｃ１２）アルキルシリルで置換された（Ｃ６−Ｃ１５）アリーレン、及び例えば、単結合、置換もしくは非置換のフェニレン、置換もしくは非置換のナフチレン、または置換もしくは非置換のビフェニレンを表す。
具体的に、Ｌは、単結合、または次の式１０〜２２のうちのいずれか１つを表し得る。
式中、
Ｘｉ〜Ｘｐは、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ６０）アリール、置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、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、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、または置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基（複数可）に連結して、炭素原子（複数可）が、窒素、酸素、及び硫黄からなる群から選択される少なくとも１個のヘテロ原子で置換され得る、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）、単環式もしくは多環式の脂環式環または芳香族環を形成し、
は結合部位を表す。Ｘｉ〜Ｘｐは、それぞれ独立して、好ましくは、水素、ハロゲン、シアノ、（Ｃ１−Ｃ１０）アルキル、（Ｃ３−Ｃ２０）シクロアルキル、（Ｃ６−Ｃ１２）アリール、（Ｃ１−Ｃ６）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ１２）アリールシリル、またはトリ（Ｃ６−Ｃ１２）アリールシリル、及びより好ましくは、水素、シアノ、（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、またはトリ（Ｃ６−Ｃ１２）アリールシリルを表す。
式５で表される化合物としては、次の化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本開示の化合物をホストとして使用する場合、少なくとも１つのリン光性ドーパントを、ドーポント（ｄｏｐｏｎｔ）として使用してもよい。本開示のＯＬＥＤのために使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）の金属化錯体化合物から選択されてもよく、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）のオルト金属化錯体化合物、更により好ましくは、オルト金属化イリジウム錯体化合物から選択されてもよい。
本開示のＯＬＥＤに含まれるドーパントは、次の式１００〜１０２で表される化合物からなる群から選択されてもよい。
式中、Ｌｄは、以下の構造から選択され、
Ｒ１００は、水素、重水素、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、または置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキルを表し、
Ｒ１０１〜Ｒ１０９及びＲ１１１〜Ｒ１２３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、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、シアノ、または置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシを表し、Ｒ１０６〜Ｒ１０９の隣接する置換基は互いに連結して、置換または非置換の縮合環、例えば、置換または非置換のジベンゾフランを形成してもよく、Ｒ１２０〜Ｒ１２３の隣接する置換基は互いに連結して、置換または非置換の縮合環、例えば、置換または非置換のキノリンを形成してもよく、
Ｒ１２４〜Ｒ１２７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、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリールを表し、Ｒ１２４〜Ｒ１２７の隣接する置換基は互いに連結して、置換または非置換の縮合環、例えば、置換もしくは非置換のフルオレン、置換もしくは非置換のジベンゾチオフェン、または置換もしくは非置換のジベンゾフランを形成してもよく、
Ｒ２０１〜Ｒ２１１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、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリールを表し、Ｒ２０８〜Ｒ２１１の隣接する置換基は互いに連結して、置換または非置換の縮合環、例えば、置換もしくは非置換のジベンゾフラン、または置換もしくは非置換のジベンゾチオフェンを形成してもよく、
ｒ及びｓは、それぞれ独立して、１〜３の整数を表し、ｒまたはｓが２以上の整数である場合、Ｒ１００のそれぞれは、同じでも異なっていてもよく、
ｔは、１〜３の整数を表す。
具体的に、リン光性ドーパント材料は、以下を含む。
本開示の有機電界発光化合物は、当業者に既知の合成法、例えば、次の反応スキーム１によって製造されてもよく、
式中、Ｘは、Ｏ、Ｓ、またはＣＲ１１Ｒ１２を表し、Ｈｅｔ−Ｌａは、式１のＲ４に記載の通りであり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、ａ、ｂ、ｃ、及びｅは、式１〜４に記載の通りであり、Ｈａｌは、ハロゲン、例えばＣｌまたはＢｒを表す。
本開示の一実施形態によれば、本開示は、式１で表される化合物を含む電子緩衝材料を提供する。電子緩衝材料は、電子の流れ特性を制御する材料を指す。例えば、電子緩衝材料は、電子をトラップするか、電子をブロックするか、または電子輸送ゾーンと発光層の間のエネルギーバリアを低下させ得る。具体的に、電子緩衝材料は、ＯＬＥＤの電子緩衝材料であってもよい。ＯＬＥＤ中の電子緩衝材料は、電子緩衝層中で使用されてもよく、または電子輸送ゾーンまたは発光層等の他のゾーンで同時に使用されてもよい。電子緩衝材料は、ＯＬＥＤの製造にて一般に使用される従来の材料を更に含む混合物または組成物であってもよい。
本開示の別の実施形態によれば、本開示は、式１で表される化合物を含む電子輸送材料を提供する。電子輸送材料は、電子をカソードから発光層になめらかに輸送し、及び発光層で結合されていない正孔の移動性をブロックすることにより、発光層で正孔及び電子を再結合する機会を増加する役割を演じ、したがって、電子輸送材料は、優れた電子親和力を有する材料を指す。具体的に、電子輸送材料は、ＯＬＥＤの電子輸送材料であってもよい。ＯＬＥＤ中の電子輸送材料は、電子輸送層中で使用されてもよく、または電子注入層、発光層、または電子緩衝層等の他のゾーンで同時に使用されてもよい。電子輸送材料は、ＯＬＥＤの製造にて一般に使用される従来の材料を更に含む混合物または組成物であってもよい。
本開示の別の実施形態によれば、本開示のＯＬＥＤは、第１電極、第１電極と対向する第２電極、及び第１及び第２電極間の、式１で表される少なくとも１つの有機電界発光化合物を含んでもよい。また、ＯＬＥＤは、第１及び第２電極間の発光層、及び発光層及び第２電極間の電子輸送ゾーンを含んでもよく、式１で表される化合物は、電子輸送ゾーンに含まれてもよい。更に、ＯＬＥＤは、発光層及び第２電極間の電子緩衝ゾーンを更に含んでもよく、式１で表される化合物は、電子緩衝層に含まれてもよい。
第１及び第２電極、ならびに発光層を含むＯＬＥＤでは、電子緩衝層のＬＵＭＯエネルギー準位によって制御された電位注入により、高効率及び長寿命を得ることに集中するため、電子緩衝層が、発光層及び第２電極間に配置され得る。
電子緩衝層及び電子輸送ゾーンは、発光層及び第２電極間に配置され得、電子緩衝層は、発光層及び電子輸送ゾーン間、または電子輸送ゾーン及び第２電極間に配置され得る。
本明細書において、電子輸送ゾーンは、電子が、デバイス中で第２電極から発光層へ輸送されるゾーンを指す。電子輸送ゾーンは、電子輸送化合物、還元性ドーパント、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。電子輸送化合物は、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、トリアゾール系化合物、イソチアゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、ペリレン系化合物、及びアントラセン系化合物、アルミニウム錯体、及びガリウム錯体からなる群から選択される少なくとも１つであってもよい。還元性ドーパントは、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、これらのハロゲン化物、これらの酸化物、及びこれらの錯体からなる群から選択される少なくとも１つであってもよい。加えて、電子輸送ゾーンは、電子輸送層、電子注入層、またはこれらの両方を含んでもよい。電子輸送層及び電子注入層のそれぞれは、２つまたはそれ以上の層からなってもよい。
図１は、本開示の一実施形態に従ったＯＬＥＤの概略断面図を示す。以下、図１を参照して、ＯＬＥＤの構造及び調製法を説明する。
図１を参照すると、ＯＬＥＤ１００は、基材１０１、基材１０１上に形成された第１電極１１０、第１電極１１０上に形成された有機層１２０、及び第１電極１１０に対向し、有機層１２０上に形成された第２電極１３０を含む。
有機層１２０は、正孔注入層１２２、正孔注入層１２２上に形成された正孔輸送層１２３、正孔輸送層１２３上に形成された発光層１２５、発光層１２５上に形成された電子緩衝層１２６、及び電子緩衝層１２６上に形成された電子輸送ゾーン１２９を含み、電子輸送ゾーン１２９は、電子緩衝層１２６上に形成された電子輸送層１２７、及び電子輸送層１２７上に形成された電子注入層１２８を含む。
基材１０１は、ＯＬＥＤにて一般に使用される、ガラス基材、プラスチック基材、または金属基材であってもよい。
第１電極１１０は、アノードであってもよく、高仕事関数を有する材料により形成されてもよい。第１電極１１０用の材料の例としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化インジウムスズ亜鉛（ＩＴＺＯ）、またはこれらの混合物であってもよい。第１電極１１０は、蒸着法、スパッタリング法等の種々の既知の方法により形成されてもよい。
図２は、本開示のコア構造Ａの計算モデリング結果を示す。
ＯＬＥＤに電子緩衝層を配置することにより、電子の注入及び輸送は、ＬＵＭＯエネルギー準位に従う発光層及び電子輸送ゾーン間の親和性の差により、制御することができる。
電子緩衝層１２６の厚さは、１ｎｍ以上であってもよいが、これらに特に限定されるものではない。具体的に、電子緩衝層１２６の厚さは、２〜１００ｎｍであってもよい。電子緩衝層１２６は、真空蒸着法、湿式成膜法、レーザー誘導熱転写法等の種々の既知の方法によって発光層１２５上に形成されてもよい。
本開示の化合物が、電子輸送材料または電子緩衝材料として使用される場合、ＯＬＥＤに含まれる発光層は、ホスト及びドーパントを含んでもよい。ホスト化合物は、リン光性ホスト化合物または蛍光性ホスト化合物であってもよい。ドーパント化合物は、リン光性ドーパント化合物または蛍光性ドーパント化合物であってもよい。
蛍光性ホスト材料は、アントラセン誘導体、アルミニウム錯体、ルブレン誘導体、アリールアミン誘導体等で、好ましくは、アントラセン誘導体であってもよい。
具体的に、本開示の蛍光ホスト材料は、次の化合物を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
蛍光ドーパント材料は、ピレン系誘導体、アミノフルオレン系誘導体、アミノアントラセン系誘導体、アミノクリセン系誘導体等で、好ましくは、ピレン系誘導体であってもよい。
具体的に、本開示の蛍光ドーパント材料は、次の化合物を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
発光層１２５が、ホスト及びドーパントを含む場合、ドーパントは、発光層のホスト及びドーパントの総重量に基づき、約２５重量％未満、好ましくは、１７重量％未満の量でドープされてもよい。発光層１２５の厚さは、約５ｎｍ〜約１００ｎｍ、好ましくは、約１０ｎｍ〜約６０ｎｍであってもよい。発光層１２５は、発光が起こる層であり、単一層または２つもしくはそれ以上の層の複数層であってもよい。発光層１２５が、２つまたはそれ以上の層の複数層である場合、各発光層は、異なる色の光を放射する。例えば、白色発光デバイスは、それぞれ青色、赤色、及び緑色の光を放射する、３つの発光層１２５を形成することによって製造されてもよい。発光層１２５は、真空蒸着法、湿式成膜法、レーザー誘導熱転写法等の種々の既知の方法によって正孔輸送層１２３上に形成されてもよい。
本開示のＯＬＥＤは、第１電極及び発光層間の正孔注入層または正孔輸送層を更に含んでもよい。
正孔注入層１２２で使用される材料は、既知の正孔注入材料、例えば銅フタロシアニン、ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス［（３−メチルフェニル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン）、２−ＴＮＡＴＡ（４，４’，４’’−トリス［２−ナフチル（フェニル）アミノ］トリフェニルアミン）、Ｎ１，Ｎ１’−（［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジイル）ビス（Ｎ１−（ナフタレン−１−イル）−Ｎ４，Ｎ４−ジフェニルベンゼン−１，４−ジアミン）、Ｐａｎｉ／ＤＢＳＡ（ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホナート））、Ｐａｎｉ／ＣＳＡ（ポリアニリン／カンファースルホン酸）、またはＰａｎｉ／ＰＳＳ（ポリアニリン）／ポリ（４−スチレンスルホナート））等のフタロシアニン化合物であってもよいが、これらに限定されるものではない。
加えて、正孔注入層１２２は、式２００の以下の化合物を使用することにより形成されてもよく、
式中、Ｒは、シアノ（−ＣＮ）、ニトロ（−ＮＯ２）、フェニルスルホニル（−ＳＯ２（Ｃ６Ｈ５））、シアノまたはニトロで置換した（Ｃ２−Ｃ５）アルケニル、及びシアノまたはニトロで置換したフェニルからなる群から選択されてもよい。
式２００の化合物は、結晶化特性を有し、したがって、正孔注入層１２２は、化合物を含むことにより強度を得てもよい。
正孔注入層１２２は、単一層または２つもしくはそれ以上の層の複数層であってもよい。正孔注入層１２２が、２つまたはそれ以上の層の複数層である場合、式２００の化合物は、それらのうちの１つで使用されてもよい。正孔注入層１２２の厚さは、約１ｎｍ〜約１０００ｎｍ、好ましくは、約５ｎｍ〜約１００ｎｍであってもよい。正孔注入層１２２は、真空蒸着法、湿式成膜法、レーザー誘導熱転写法等の種々の既知の方法によって第１電極１１０上に形成されてもよい。
具体的に、正孔注入層に含まれる正孔注入材料は、次の化合物を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
正孔輸送層１２３で使用される材料は、既知の正孔輸送材料、例えば芳香族アミン系誘導体、特に、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン）、Ｎ４，Ｎ４，Ｎ４’，Ｎ４’−テトラ（［１，１’−ビフェニル］−４−イル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン等のビフェニルジアミン系誘導体であってもよいが、これらに限定されるものではない。
具体的に、正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料は、次の化合物を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
正孔輸送層１２３は、単一層または複数層であってもよい。正孔輸送層１２３の厚さは、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、好ましくは、約５ｎｍ〜約８０ｎｍであってもよい。正孔輸送層１２３は、真空蒸着法、湿式成膜法、レーザー誘導熱転写法等の種々の既知の方法によって正孔注入層１２２上に形成されてもよい。
改善されたＨＯＭＯ特性及びアニオン安定性を有する材料が、正孔輸送材料として使用される場合、寿命が比較的短い電子緩衝層を含むＯＬＥＤであっても、正孔輸送層が安定化するにつれて、デバイスの寿命特性もまた改善される。言い換えると、正孔輸送層の正孔輸送材料として、改善されたＨＯＭＯ特性及びアニオン安定性を有する材料の使用と、弱いＨＯＭＯ特性及びアニオン安定性を有する材料の使用とを比較すると、電子緩衝層からなる材料グループによる寿命の差が相対的に小さいことにより、寿命が比較的短い電子緩衝層を含むデバイスであっても、改善されたＨＯＭＯ特性及びアニオン安定性を有する材料の使用により、寿命特性の減少を防ぐことができる。
電子輸送層１２７は、本開示の化合物の他に、既知の電子輸送材料を含んでもよい。例えば、電子輸送材料は、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、トリアゾール系化合物、イソチアゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、ペリレン系化合物、及びアントラセン系化合物、アルミニウム錯体、ガリウム錯体等であってもよいが、これらに限定されるものではない。
具体的に、電子輸送層に含まれる電子輸送材料は、次の化合物を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
好ましくは、電子輸送層１２７は、電子輸送化合物及び還元性ドーパントを含む混合層であってもよい。混合層として形成される場合、電子輸送化合物が、アニオンに還元されるため、電子は、簡単に注入され発光媒体に輸送され得る。
電子輸送層１２７が混合層として形成される場合、電子輸送化合物は、特に限定されず、既知の電子輸送材料を使用してもよい。
還元性ドーパントは、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、これらのハロゲン化物、これらの酸化物、及びこれらの錯体であってもよい。具体的に、還元性ドーパントとしては、リチウムキノラート、ナトリウムキノラート、セシウムキノラート、カリウムキノラート、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、及びＢａＦ２が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
電子輸送層１２７の厚さは、約５ｎｍ〜約１００ｎｍ、好ましくは、約１０ｎｍ〜約６０ｎｍあってもよい。電子輸送層１２７は、真空蒸着法、湿式成膜法、レーザー誘導熱転写法等の種々の既知の方法によって電子緩衝層１２６上に形成されてもよい。
電子注入層１２８で使用される材料は、既知の電子注入材料、例えばリチウムキノラート、ナトリウムキノラート、セシウムキノラート、カリウムキノラート、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、及びＢａＦ２等であってもよいが、これらに限定されるものではない。
電子注入層１２８の厚さは、約０．１ｎｍ〜約１０ｎｍ、好ましくは、約０．３ｎｍ〜約９ｎｍあってもよい。電子注入層１２８は、真空蒸着法、湿式成膜法、レーザー誘導熱転写法等の種々の既知の方法によって電子輸送層１２７上に形成されてもよい。
電子注入層に含まれる電子注入材料は、リチウムキノリン錯体金属であってもよく、具体的に、以下の化合物を含むが、これらに限定されるものではない。
第２電極１３０は、カソードであってもよく、低仕事関数を有する材料により形成されてもよい。第２電極１３０の材料は、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、セシウム（Ｃｓ）、リチウム（Ｌｉ）、またはこれらの組み合わせであってもよい。第２電極１３０は、蒸着法、スパッタリング法等の種々の既知の方法により形成されてもよい。
図１のＯＬＥＤは、明確に説明された一実施形態に過ぎず、本発明は、当該実施形態に限定されるべきではなく、別のモードに変化されてもよい。例えば、発光層及び電子緩衝層の他に、正孔注入層等の図１のＯＬＥＤの任意構成要素は、省略してもよい。加えて、任意構成要素が、更に追加されてもよい。更に追加された任意構成要素の例としては、ｎ−ドーピング層及びｐ−ドーピング層等の不純物層がある。更に、ＯＬＥＤは、不純物層の中間の両側にそれぞれ発光層に配置することにより両面から光を放射してもよい。両面の発光層は、異なる色を放射してもよい。加えて、第１電極は、透明電極であってもよく、第２電極は、反射電極であってもよく、そのためＯＬＥＤは、底部発光タイプであってもよく、及び第１電極は、反射電極であってもよく、第２電極は、透明電極であってもよく、そのためＯＬＥＤは、上部発光体部であってもよい。また、カソード、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、及びアノードは、逆構造ＯＬＥＤになるように基材上に逐次的に蒸着されてもよい。
ＬＵＭＯ（最低空分子軌道）エネルギー準位及びＨＯＭＯ（最高空分子軌道）エネルギー準位は、本質的に負の数であるが、本開示でのＬＵＭＯエネルギー準位及びＨＯＭＯエネルギー準位は、これらの絶対値として適宜表される。更に、ＬＵＭＯエネルギー準位間の比較は、これらの絶対値に基づく。
本開示のＬＵＭＯエネルギー準位は、種々の既知の方法によって簡単に測定されてもよい。一般に、ＬＵＭＯエネルギー準位は、サイクリックボルタンメトリまたは紫外光電子分光法（ＵＰＳ）によって測定される。したがって、当業者は、本開示を実践するために本開示のＬＵＭＯエネルギー準位の式関係を満たす電子緩衝層、ホスト材料、及び電子輸送ゾーンを簡単に理解してもよい。ＨＯＭＯエネルギー準位は、ＬＵＭＯエネルギー準位の測定方法と同様の方法によって、簡単に測定されてもよい。
密度汎関数理論（ＤＦＴ）によって測定される値は、電子緩衝層のＬＵＭＯエネルギー準位に使用される。電子緩衝層（Ａｂ）のＬＵＭＯエネルギー準位とホスト（Ａｈ）のＬＵＭＯエネルギー準位との関係による結果は、電子緩衝層のＬＵＭＯエネルギー準位全体に従ってデバイスの一般傾向を説明するためであり、したがって、上記以外の結果が、特定の誘導体の固有特性及び材料の安定によって現れてもよい。
電子緩衝層は、青色、赤色、及び緑色を含む全色を放射するＯＬＥＤ、好ましくは、青色発光ＯＬＥＤに含まれ得る（すなわち、主ピーク波長は、４３０〜４７０ｎｍ、好ましくは、４５０ｎｍ台である）。
以下、本開示の化合物の調製方法、及びその化合物を含むデバイスの特性が、本開示の代表的な化合物を参照して詳細に説明される。しかし、本発明は、以下の実施例によって制限されない。
実施例１：化合物Ｃ−１の調製
１）化合物１−１の調製
１−ブロモジベンゾチオフェン（ＣＡＳ：６５６４２−９４−６、１９．４ｇ、７３．７ｍｍｏｌ）、４−クロロ−２−ホルミルベンゼンボロン酸（１５ｇ、８１．７ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（３．４ｇ、３．０ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム（１９．５ｇ、１８４ｍｍｏｌ）、トルエン（４００ｍＬ）、エタノール（１００ｍＬ）、及び蒸留水（１００ｍＬ）を反応槽に導入した後、混合物を１４０℃で３時間撹拌した。蒸留水を反応溶液に添加することによって反応を完了した後、有機層を酢酸エチルで抽出した。抽出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ロータリーエバポレータを使用してそこから溶媒を除去した。クロロホルムに生成物を溶解させた後、生成物をシリカゲルで濾過し、化合物１−１を得た。更なる精製なしで、得られた化合物１−１を次の反応で使用した。
２）化合物１−２の調製
化合物１−１（２４ｇ、７４ｍｍｏｌ）、（メトキシメチル）トリフェニルホスホニウムクロリド（３８ｇ、１１１ｍｍｏｌ）、及びテトラヒドロフラン（５００ｍＬ）を反応槽に導入した後、混合物を５時間撹拌した。次いで、カリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（ＴＨＦ中１Ｍ、１１１ｍＬ）を０℃で混合物にゆっくりと滴下した。混合物の温度をゆっくり上昇させ、混合物を室温で３時間撹拌した。蒸留水を反応溶液に添加することによって反応を完了した後、有機層を酢酸エチルで抽出した。抽出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、ロータリーエバポレータを使用してそこから溶媒を除去した。クロロホルムに生成物を溶解させた後、生成物をシリカゲルで濾過し、化合物１−２を得た。更なる精製なしで、得られた化合物１−２を次の反応で使用した。
３）化合物１−３の調製
化合物１−２（２６ｇ、７４ｍｍｏｌ）、イートン試薬（４ｍＬ）、及びクロロベンゼン（４００ｍＬ）を反応槽に導入した後、混合物を２時間還流させた。反応を完了した後、混合物を室温まで冷却し、有機層を塩化メチレン（ＭＣ）で抽出した。抽出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、ロータリーエバポレータを使用することによって溶媒を除去した。その後、得られた生成物をカラムクロマトグラフィによって精製して、化合物１−３（１６．３ｇ、６６％）を得た。
４）化合物１−４の調製
化合物１−３（１０．５ｇ、３３ｍｍｏｌ）、ビス（ピナコラト）ジボロン（１０ｇ、３９．６ｍｍｏｌ）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（１．３ｇ、１．６５ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（ｓ−ｐｈｏｓ）（１．４ｇ、３．３ｍｍｏｌ）、酢酸カリウム（９．７ｇ、９９ｍｍｏｌ）、及び１，４−ジオキサン（１５０ｍＬ）を反応槽に導入した後、混合物を１４０℃で３時間撹拌した。反応を完了した後、混合物を室温まで冷却し、有機層を酢酸エチルで抽出した。抽出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた後、ロータリーエバポレータを使用することによって溶媒を除去した。その後、得られた生成物をカラムクロマトグラフィによって精製して、化合物１−４（１４．３ｇ、９９％）を得た。
５）化合物Ｃ−１の調製
化合物１−４（７．２ｇ、１７．６ｍｍｏｌ）、２−クロロ−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（ＣＡＳ：３８４２−５５−５、４．７ｇ、１７．６ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（１．０ｇ、０．８８ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（６ｇ、４４ｍｍｏｌ）、トルエン（６０ｍＬ）、エタノール（２０ｍＬ）、及び蒸留水（２０ｍＬ）を反応槽に導入した後、混合物を１４０℃で３時間撹拌した。反応を完了した後、混合物をメタノールに滴下し、得られた固体を濾過した。得られた固体をカラムクロマトグラフィ及び再結晶化によって精製して、化合物Ｃ−１（７ｇ、７７％）を得た。
実施例２：化合物Ｃ−２１の調製
化合物１−４（６．０ｇ、１４．６ｍｍｏｌ）、２−（４−ブロモフェニル）−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（ＣＡＳ：２３４４９−０８−３、５．２ｇ、１３．３ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．７７ｇ、０．６７ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（４．６ｇ、３６．５ｍｍｏｌ）、トルエン（６０ｍＬ）、エタノール（２０ｍＬ）、及び蒸留水（２０ｍＬ）を反応槽に導入した後、混合物を１４０℃で３時間撹拌した。反応を完了した後、沈殿固体を蒸留水及びメタノールで洗浄した。得られた化合物をカラムクロマトグラフィ及び再結晶化によって精製して、化合物Ｃ−２１（４．４ｇ、５６％）を得た。
実施例３：化合物Ｃ−３１の調製
化合物１−３（４ｇ、１２．５ｍｍｏｌ）、９−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−［３，３’］ビカルバゾリル（ＣＡＳ：１０６０７３５−１４−９、５．１ｇ、２３ｍｍｏｌ）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０．４６ｇ、０．５０ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（ｓ−ｐｈｏｓ）（０．４１ｇ、１．００ｍｍｏｌ）、ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（２．４ｇ、２５．１ｍｍｏｌ）、及びｏ−キシレン（７０ｍＬ）を反応槽に導入した後、混合物を１７０℃で３時間撹拌した。反応を完了した後、混合物をメタノールに滴下し、得られた固体を濾過した。得られた固体をカラムクロマトグラフィ及び再結晶化によって精製して、化合物Ｃ−３１（６．９ｇ、８０％）を得た。
実施例４：化合物Ｃ−４２の調製
化合物１−４（７．２ｇ、１７．６ｍｍｏｌ）、２−（３−ブロモフェニル）−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（ＣＡＳ：８６４３７７−３１−１、４．７ｇ、１７．６ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（１．０ｇ、０．８８ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（６．０ｇ、４４ｍｍｏｌ）、トルエン（６０ｍＬ）、エタノール（２０ｍＬ）、及び蒸留水（２０ｍＬ）を反応槽に導入した後、混合物を１４０℃で３時間撹拌した。反応を完了した後、沈殿固体を蒸留水及びメタノールで洗浄した。得られた化合物をカラムクロマトグラフィ及び再結晶化によって精製して、化合物Ｃ−４２（５．７ｇ、８４％）を得た。
前記の通り合成された化合物Ｃ−１、Ｃ−２１、Ｃ−３１、及びＣ−４２の特性は、以下の表１に示されている。
以下、本開示の有機電界発光化合物を含むＯＬＥＤの発光特性が、詳細に説明される。
比較実施例１：電子緩衝層を含まない青色発光ＯＬＥＤデバイスの製造
ＯＬＥＤデバイスを、次の通り製造した。ＯＬＥＤ（ＧＥＯＭＡＴＥＣ ＣＯ．，ＬＴＤ．、日本）用のガラス基材上の透明電極酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の薄膜（１０Ω／ｓｑ）を、連続してアセトン、エタノール、及び蒸留水を用いた超音波洗浄に供し、次いでイソプロパノール中に保管した。次いで、真空蒸着装置の基材ホルダ上にＩＴＯ基材を載置した。化合物ＨＩ−１を該真空蒸着装置のセル内に導入し、次いで該装置のチャンバ内の圧力を１０−７トールに制御した。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、６０ｎｍの厚さを有する第１の正孔注入層をＩＴＯ基材上に形成した。次いで、化合物ＨＩ−２を該真空蒸着装置の別のセル内に導入し、このセルに電流を印加することにより、導入した材料を蒸発させ、それにより、５ｎｍの厚さを有する第２の正孔注入層を第１の正孔注入層上に形成した。化合物ＨＴ−１を、真空蒸着装置の別のセルに導入した。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、２０ｎｍの厚さを有する第１の正孔輸送層を第２の正孔注入層上に形成した。次いで、化合物ＨＴ−２を該真空蒸着装置の別のセル内に導入し、このセルに電流を印加することにより、導入した材料を蒸発させ、それにより、５ｎｍの厚さを有する第２の正孔輸送層を第１の正孔輸送層上に形成した。正孔注入層及び正孔輸送層を形成後、次いで、発光層を次の通り蒸着した。ホストとして、化合物ＢＨ−１を真空蒸着装置の１つのセルに導入し、ドーパントとして、化合物ＢＤ−１を当該装置の別のセルに導入した。２つの材料を異なる速度で蒸発させ、ドーパントを、ホスト及びドーパントの総重量に基づき、２重量％のドーピング量で蒸着させて、２０ｎｍの厚さを有する発光層を第２の正孔輸送層上に形成した。次に、電子輸送材料として、化合物ＥＴＬ−１を真空蒸着装置の１つのセルに導入し、化合物ＥＩＬ−１を、真空蒸着装置の別のセルに導入した。２つの材料を同一速度で蒸発させ、それぞれ５０重量％のドーピング量でドープし、発光層上に３５ｎｍの厚さを有する電子輸送層を形成した。２ｎｍの厚さを有する化合物ＥＩＬ−１を、電子輸送層上に電子注入層として蒸着させた後、次いで、８０ｎｍの厚さを有するＡｌカソードを、別の真空蒸着装置によって電子注入層上に蒸着させた。こうして、ＯＬＥＤデバイスを製造した。ＯＬＥＤデバイスの製造に使用する材料全てを、１０−６トールでの真空昇華によって精製した。
１，０００ｎｉｔｓの輝度での駆動電圧、発光効率、ＣＩＥ色座標、外部量子効率、ならびに初期の輝度が２，０００ｎｉｔｓ及び上記の通り製造したＯＬＥＤデバイスの定電流（Ｔ９０寿命）にて１００％である輝度を９０％まで下げるためにかかる時間を、次の表２に示す。
デバイス実施例１：電子緩衝材料として本開示の化合物を含む青色発光ＯＬＥＤデバイスの製造
電子輸送層の厚さを、２５ｎｍまで減少させること以外は、比較実施例１と同じ方式で、ＯＬＥＤデバイスを製造し、５ｎｍの厚さを有する電子緩衝層を、発光層及び電子輸送層の間に挿入した。デバイス実施例１で製造されたＯＬＥＤデバイスの評価結果を、次の表２に示す。
上記の表２から、本開示の電子緩衝材料は、高速電子流特性を有し、これにより、デバイス実施例１は、電子緩衝材料を有さない比較実施例１と比較して、高効率で長寿命であることがわかる。
比較実施例２：従来の電子輸送材料を含む青色発光ＯＬＥＤデバイスの製造
以下の通り、電子輸送層及び電子注入層を変更することを除き、比較実施例１と同じ方式でＯＬＥＤデバイスを製作した。電子輸送材料としての化合物ＥＴＬ−２を、真空蒸着装置の１つのセルに導入し、続いて、蒸発させ、３３ｎｍの厚さを有する電子輸送層を形成する。４ｎｍの厚さを有する化合物ＥＩＬ−１を、電子注入層として蒸着させた後、次いで、８０ｎｍの厚さを有するＡｌカソードを、別の真空蒸着装置によって蒸着させた。こうして、ＯＬＥＤデバイスを製造した。ＯＬＥＤデバイスの製造に使用する材料のそれぞれを、１０−６トールでの真空昇華によって精製した。
上記の通り製造したＯＬＥＤデバイスの、１，０００ｎｉｔｓの輝度での駆動電圧、発光効率、ＣＩＥ色座標、外部量子効率を、次の表３に示す。
デバイス実施例２：電子輸送材料として本開示の化合物を含む青色発光ＯＬＥＤデバイスの製造
以下の表３にて示すように、電子輸送材料を変更することを除き、比較実施例２と同じ方式でＯＬＥＤデバイスを製作した。デバイス実施例２で製造されたＯＬＥＤデバイスの評価結果を、次の表３に示す。
比較実施例３：従来の電子輸送材料を含む青色発光ＯＬＥＤデバイスの製造
以下の通り、電子輸送層及び電子注入層を変更することを除き、比較実施例２と同じ方式でＯＬＥＤデバイスを製作した。電子輸送材料としての化合物ＥＴＬ−２を、装置の１つのセルに導入し、電子輸送材料としての化合物ＥＩＬ−１を、装置の別のセルに導入した。２つの材料を同一速度で蒸発させ、それぞれ５０重量％のドーピング量でドープし、３５ｎｍの厚さを有する電子輸送層を蒸着させた。次に、化合物ＥＩＬ−１を、２ｎｍの厚さを有する電子注入層に蒸着させた。
上記の通り製造したＯＬＥＤデバイスの、１，０００ｎｉｔｓの輝度での駆動電圧、発光効率、ＣＩＥ色座標、外部量子効率を、次の表４に示す。
デバイス実施例３：電子輸送材料として本開示の化合物を含む青色発光ＯＬＥＤデバイスの製造
以下の表４にて示すように、電子輸送材料を変更することを除き、比較実施例３と同じ方式でＯＬＥＤデバイスを製作した。デバイス実施例３で製造されたＯＬＥＤデバイスの評価結果を、次の表４に示す。
上記の表３及び表４から、本開示の電子輸送材料は、高速電子流特性を有し、これにより、デバイス実施例２及び３は、比較実施例２及び３と比較して、高効率であることがわかる。
デバイス実施例４：電子輸送材料として本開示の化合物を含み、電子緩衝層を含まない青色発光ＯＬＥＤデバイスの製造
電子輸送材料を化合物Ｃ−４２に変更することを除き、比較実施例１と同じ方式でＯＬＥＤデバイスを製作した。
１，０００ｎｉｔｓの輝度での駆動電圧、発光効率、ＣＩＥ色座標、外部量子効率、ならびに初期の輝度が２，０００ｎｉｔｓ及び上記の通り製造したＯＬＥＤデバイスの定電流（Ｔ９０寿命）にて１００％である輝度を９０％まで下げるためにかかる時間を、次の表５に示す。
デバイス実施例５〜７：電子輸送材料として本開示の化合物を含み、電子緩衝層を更に含む青色発光ＯＬＥＤデバイスの製造
電子輸送層の厚さを、２５ｎｍまで減少させること以外は、デバイス実施例４と同じ方式で、ＯＬＥＤデバイスを製造し、５ｎｍの厚さを有する電子緩衝層を、発光層及び電子輸送層の間に挿入した。デバイス実施例５〜７で製造されたＯＬＥＤデバイスの評価結果を、次の表５に示す。
デバイス実施例５〜７中、異なる電子緩衝材料によるＯＬＥＤデバイスの特性を、電子輸送材料として化合物Ｃ−４２を固定することにより評価した。上記の表５にて示すように、優れた特性を有するＯＬＥＤデバイス（デバイス実施例４）を、電子緩衝層を含まないにもかかわらず、電子輸送材料として本開示の化合物を使用することにより得た。更に、本開示の化合物が電子輸送材料として使用され、電子緩衝材料が更に含まれた、ＯＬＥＤデバイス（デバイス実施例５〜７）の発光効率及び寿命特性は、本開示の化合物が電子輸送材料として使用されたが、電子緩衝層は含まれない、ＯＬＥＤデバイス（デバイス実施例４）のそれらと比較して、改善された。ＯＬＥＤの効率及び性能の差は、デバイス実施例５〜７で使用される電子緩衝材料のＨＯＭＯ軌道特性変換の差による。具体的に、デバイス実施例５にて示すように、電子緩衝層が、ジフェニルフルオレンを含み、電子輸送層が、ベンゾフェナントロチオフェンを含む場合、ＯＬＥＤは、デバイス実施例４と比較して、適切な寿命を維持する一方、比較的高効率特性を示してもよいことがわかる。また、デバイス実施例６及び７にて示すように、電子緩衝層が、ジフェニルインデノカルバゾール及びベンゾフェナントロチオフェンをそれぞれ含み、電子輸送層が、ベンゾフェナントロチオフェンを含む場合、ＯＬＥＤは、デバイス実施例４と比較して、適切な効率特性を維持する一方、改善された寿命特性を示してもよいことがわかる。上記の表５から、唯一の化合物として電子輸送材料として本開示の化合物を使用することに加えて、従来の電子緩衝材料または本開示の電子緩衝材料と一緒に電子輸送材料として本開示の化合物を使用することにより、ＯＬＥＤデバイスの効率及び寿命特性が、改善し得ることがわかる。
デバイス実施例８：ホストとして本開示の有機電界発光化合物を含むＯＬＥＤデバイスの製造
ＯＬＥＤデバイスを、次の通り製造した。ＯＬＥＤデバイス（ＧＥＯＭＡＴＥＣ ＣＯ．，ＬＴＤ．、日本）用のガラス基材上の透明電極酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の薄膜（１０Ω／ｓｑ）を、連続してアセトン、エタノール、及び蒸留水を用いた超音波洗浄に供し、次いでイソプロパノール中に保管した。次いで、真空蒸着装置の基材ホルダ上にＩＴＯ基材を載置した。化合物ＨＩ−１を該真空蒸着装置のセル内に導入し、次いで該装置のチャンバ内の圧力を１０−６トールに制御した。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の正孔注入層をＩＴＯ基材上に形成した。次いで、化合物ＨＩ−２を該真空蒸着装置の別のセル内に導入し、このセルに電流を印加することにより、導入した材料を蒸発させ、それにより、５ｎｍの厚さを有する第２の正孔注入層を第１の正孔注入層上に形成した。化合物ＨＴ−１を、真空蒸着装置の別のセルに導入した。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、１０ｎｍの厚さを有する第１の正孔輸送層を第２の正孔注入層上に形成した。次いで、化合物ＨＴ−３を該真空蒸着装置の別のセル内に導入し、このセルに電流を印加することにより蒸発させ、それにより、６０ｎｍの厚さを有する第２の正孔輸送層を第１の正孔輸送層上に形成した。正孔注入層及び正孔輸送層を形成後、次いで、発光層を次の通り蒸着した。ホストとして、化合物Ｃ−４２を真空蒸着装置の１つのセルに導入し、ドーパントとして、化合物Ｄ−７１を当該装置の別のセルに導入した。２つの材料を異なる速度で蒸発させ、ドーパントを、ホスト及びドーパントの総重量に基づき、３重量％のドーピング量で蒸着させて、４０ｎｍの厚さを有する発光層を第２の正孔輸送層上に形成した。次いで、化合物ＥＴＬ−３及び化合物ＥＩＬ−１を、別の２つのセル内に導入し、１：１の比率で蒸発させて、３０ｎｍの厚さを有する電子輸送層を発光層上に形成した。化合物ＥＩＬ−１を、２ｎｍの厚さを有する電子注入層として電子輸送層上に蒸着させた後、８０ｎｍの厚さを有するＡｌカソードを、別の真空蒸着装置によって蒸着させた。こうして、ＯＬＥＤデバイスを製造した。
その結果、製造されたＯＬＥＤデバイスは、４．１Ｖの駆動電圧及び１，０００ｎｉｔｓの輝度を有する赤色発光にて２８．２ｃｄ／Ａの発光効率を示した。
デバイス実施例９：ホスト及び第２のホスト化合物として本開示の有機電界発光化合物を含むＯＬＥＤデバイスの製造
共蒸着した化合物Ｃ−４２及び化合物Ｈ１−１２をホストとして使用したことを除き、デバイス実施例８と同じ方式でＯＬＥＤデバイスを製作した。
その結果、製造されたＯＬＥＤデバイスは、３．６Ｖの駆動電圧及び１，０００ｎｉｔｓの輝度を有する赤色発光にて２７．７ｃｄ／Ａの発光効率を示した。
比較実施例４：従来の化合物をホストとして含むＯＬＥＤデバイスの製造
化合物Ｘをホストとして使用したことを除き、デバイス実施例８と同じ方式でＯＬＥＤデバイスを製作した。
その結果、製造されたＯＬＥＤデバイスは、１０Ｖの駆動電圧及び１，０００ｎｉｔｓの輝度を有する赤色発光にて１４．３ｃｄ／Ａの発光効率を示した。

Claims (10)

  1. 次の式１により表される有機電界発光化合物であって、
    式中、
    Ｘは、Ｏ、Ｓ、またはＣＲ１１Ｒ１２を表し、
    Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、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、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルアミノ、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、または置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表し、Ｒ１〜Ｒ４のうちの少なくとも１つが、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、または置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表すが、但し、Ｒ１〜Ｒ４のうちの少なくとも１つがトリフェニレニルを表さないことを条件とし、
    Ｒ１１及びＲ１２は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、または置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリールを表すか、あるいは互いに連結して、炭素原子が、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、
    ａ及びｄは、それぞれ独立して、１〜４の整数を表し、ｂ及びｃは、それぞれ独立して、１または２の整数を表し、
    前記ヘテロアリールは、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する、有機電界発光化合物。
  2. 式１は、次の式２〜４のうちのいずれか１つにより表わされ、
    式中、
    Ｘ、Ｒ１〜Ｒ４、ａ、ｂ、及びｃは、請求項１で定義される通りであり、
    Ｌ１〜Ｌ３は、それぞれ独立して、単結合、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリーレン、または置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリーレンを表し、
    Ｘ１〜Ｘ３は、それぞれ独立して、ＮまたはＣＨを表すが、但し、それらのうちの少なくとも１つがＮを表すことを条件とし、
    Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、または置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリールを表し、
    Ｗ、Ｙ、及びＺは、それぞれ独立して、単結合、Ｏ、Ｓ、ＮＲ１３、またはＣＲ１４Ｒ１５を表し、
    ｎ及びｍは、それぞれ独立して、０または１の整数を表し、
    ｅは、１〜３の整数を表し、ｆ、ｇ、及びｈは、それぞれ独立して、１〜４の整数を表し、
    Ｒ５〜Ｒ７は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、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、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルアミノ、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、または置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基に連結して、炭素原子が、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、
    Ｒ１３〜Ｒ１５は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、または置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリールを表すか、あるいはＲ１４及びＲ１５は、互いに連結して、炭素原子が、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得る、請求項１に記載の有機電界発光化合物。
  3. Ｒ１〜Ｒ７、Ｒ１１〜Ｒ１５、Ａｒ１、Ａｒ２、及びＬ１〜Ｌ３における、前記置換アルキル、前記置換アリール（アリーレン）、前記置換ヘテロアリール（ヘテロアリーレン）、前記置換シクロアルキル、前記置換アルコキシ、前記置換トリアルキルシリル、前記置換ジアルキルアリールシリル、前記置換アルキルジアリールシリル、前記置換トリアリールシリル、前記置換モノまたはジアルキルアミノ、前記置換モノまたはジアリールアミノ、前記置換アルキルアリールアミノ、及び前記置換の単環式もしくは多環式の脂環式環または芳香族環の前記置換基は、それぞれ独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、カルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、ハロ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル、（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルチオ、（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルケニル、（３〜７員）ヘテロシクロアルキル、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールオキシ、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールチオ、非置換または（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルもしくは（Ｃ６−Ｃ３０）アリールで置換された（５〜３０員）ヘテロアリール、非置換または（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、（５〜３０員）ヘテロアリール、またはモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノで置換された（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、トリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、トリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、ジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、アミノ、モノもしくはジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルアミノ、非置換または（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルで置換されたモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルカルボニル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシカルボニル、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールカルボニル、ジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールボロニル、ジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルボロニル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールボロニル、（Ｃ６−Ｃ３０）アリール（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、及び（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１または２に記載の有機電界発光化合物。
  4. 式１で表される前記化合物が、
    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化合物。
  5. 請求項１に記載の有機電界発光化合物を含む、ホスト材料。
  6. 請求項１に記載の有機電界発光化合物を含む、電子緩衝材料。
  7. 請求項１に記載の有機電界発光化合物を含む、電子輸送材料。
  8. 請求項１に記載の有機電界発光化合物を含む、有機電界発光デバイス。
  9. 前記有機電界発光化合物を電子輸送材料として含み、電子緩衝材料を更に含む、請求項８に記載の有機電界発光デバイス。
  10. 前記有機電界発光デバイスが、第１電極と第２電極の間に配置された少なくとも１つの発光層を備え、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、複数のホスト化合物を含み、前記複数のホスト化合物のうちの少なくとも第１のホスト化合物が、前記有機電界発光化合物であり、前記複数のホスト化合物のうちの少なくとも第２のホスト化合物が、次の式５で表され、
    式中、
    Ａ１及びＡ２は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリールを表すが、但し、Ａ１の置換基もＡ２の置換基も窒素含有ヘテロアリールではないことを条件とし、
    Ｌは、単結合、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリーレンを表し、
    Ｙ１〜Ｙ１６は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル、置換もしくは非置換の（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ６０）アリール、置換もしくは非置換の（３〜３０員）ヘテロアリール、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、置換もしくは非置換のトリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、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、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、または置換もしくは非置換のモノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基に連結して、炭素原子が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１個のヘテロ原子で置換され得る、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）、単環式もしくは多環式の脂環式環または芳香族環を形成し得る、請求項８に記載の有機電界発光デバイス。

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