JP2020510997A - 有機エレクトロルミネッセンスデバイス - Google Patents

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Abstract

本開示は、発光層と正孔輸送ゾーンとを含む有機エレクトロルミネッセンスデバイスに関する。発光層と正孔輸送ゾーンとの特定の組合せを含むことによって、低駆動電圧、高発光効率および/または長寿命の性質を有する有機エレクトロルミネッセンスデバイスを得ることが可能となる。

Description

本開示は、発光層と正孔輸送ゾーンとを含む有機エレクトロルミネッセンスデバイスに関する。
1987年に、Eastman KodakのTangらは、発光層と電荷輸送層とからなるTPD/Alq3二重層の小分子緑色有機エレクトロルミネッセンスデバイス(OLED)を最初に開発した。それ以降、OLEDに関する研究は急速に行われており、製品化されている。現在、OLEDでは、パネル実装において優れた発光効率を示すリン光材料が主として使用される。ディスプレイの長寿命および高解像度のためには、低駆動電圧および高発光効率が要求される。
米国特許第6,902,831号明細書には、有機エレクトロルミネッセンス化合物としてのアズレン誘導体が開示されているが、縮合アズレン誘導体の有機エレクトロルミネッセンス化合物は特に開示されていない。さらに、この文献には、縮合アズレン誘導体を含むホスト化合物と、正孔輸送ゾーン中に含まれる特定の材料とを組み合わせることによって、OLEDの性能を改善できることは特に開示されていない。
本開示の目的は、本開示による化合物を含む発光層と、特定のHOMO(最高占有分子軌道)エネルギー準位を有する化合物を含む正孔輸送ゾーンとの組合せによって、低駆動電圧、高発光効率、および/または長寿命の性質を有する有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供することである。
リン光ドーパント含む発光層は、低駆動電圧、高効率、および長寿命のために優れた正孔および電子電流特性を有する発光材料と、寿命を改善するために熱安定である材料とを有することが好ましい。さらに、発光層のホストからドーパントへの効率的なエネルギー輸送のため、狭いエネルギーバンドギャップを有する発光材料を使用することで、電荷トラップを最小限にすることによって、駆動電圧および発光効率の改善に寄与することができる。本開示のデバイス中に含まれるアズレン誘導体は、S2→S1の内部転換の遅い転移係数、たとえば7×10−8sを有するが、S1→S0の内部転換の転移係数は速く、すなわち7×10−12sである。したがって、S2→S0の蛍光量子収率が増加し、そのためこのアズレン誘導体はカシャの法則を破る代表的な材料の1つである。[Phys.Chem.Chem.Phys.2015,17,23573,J.Phys.Chem.A,Vol.103、No.15,1999,2529]の非特許文献によると、アズレンのS2およびS1の準位はそれぞれ3.565eVおよび1.771eVであるが、T1およびS0の準位差は非常に小さく、すなわちT1−S0遷移は1.711eVである。さらに、S2→Tn遷移の系間交差遷移は、置換材料および溶媒の極性の条件により改善される。したがって、三重項への遷移が増加するため、リン発光特性の改善に有利となり得るとの報告が存在した。これらのアズレン誘導体は、S1→T1の小さなエネルギーギャップを示し、カルバゾール型またはベンゾカルバゾール型の化合物と比べて比較的高いHOMO特性を有し、それによって狭いエネルギーバンドギャップが得られる。
しかし、従来の正孔輸送ゾーンは、縮合アズレン誘導体化合物を含む発光層の効率の上昇において制限がある。高い正孔移動度を有するために、正孔輸送ゾーンには、高いHOMOエネルギー準位を有する化合物が必要である。HOMOエネルギー準位が高いと、駆動電圧は低下するが、発光層の効率も低下する。一方、HOMOエネルギー準位が低いと、発光層の効率は増加するが、駆動電圧も増加し、したがってデバイスの高い発光効率の実現は困難である。
本発明者らは、発光層中に本開示の縮合アズレン誘導体を含み、正孔輸送ゾーン中に本開示の特定のHOMOエネルギー準位を有するアリールアミン誘導体を含むことによって、上記問題を解決できることを見出した。特に、本発明者らは、第1の電極と、第1の電極に面する第2の電極と、第1の電極と第2の電極との間の発光層と、第1の電極と発光層との間の正孔輸送ゾーンとを含む有機エレクトロルミネッセンスデバイスであって、発光層が以下の式1:
Figure 2020510997
(式中、
X1は、N−L−(Ar)a、S、またはOを表し、
Lは、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、
Arは、水素、ジュウテリウム、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、
Y1〜Y12は、それぞれ独立して、NまたはCR1を表し、
R1は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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;または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成し、
aは1〜4の整数を表し、aが2以上の整数である場合、それぞれのArは同じ場合も異なる場合もある)
で表される化合物を含み;
正孔輸送ゾーンがアリールアミン誘導体を含み、このアリールアミン誘導体のHOMOエネルギー準位が以下の式11:
−5.0eV≦HOMO≦−4.65eV (11)
を満たす有機エレクトロルミネッセンスデバイスによって、上記目的を実現できることを見出した。
本開示によると、低駆動電圧、高発光効率および/または長寿命の性質を有する有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供することができる。また、本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスを用いることによって、ディスプレイデバイスまたは照明デバイスを製造することができる。
以降、本開示を詳細に記載する。しかし、以下の記述は、本開示の説明を意図したものであり、本開示の範囲を限定を意味するものでは決してない。
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、第1の電極、第1の電極に面する第2の電極、第1の電極と第2の電極との間の発光層、第1の電極と発光層との間に正孔輸送ゾーン、発光層と第2の電極との間に電子輸送ゾーンを含む。第1および第2の電極の一方はアノードであってよく、他方はカソードであってよい。
正孔輸送ゾーンは、第1の電極と発光層との間で正孔を輸送するゾーンを意味する。たとえば、正孔輸送ゾーンは、正孔注入層、正孔輸送層、正孔補助層、発光補助層、および電子阻止層の少なくとも1つを含むことができる。正孔注入層、正孔輸送層、正孔補助層、発光補助層、および電子阻止層のそれぞれは、単層、または2つ以上の層が積み重ねられる複数の層であってよい。本開示の一実施形態によると、正孔輸送ゾーンは、第1の正孔輸送層と第2の正孔輸送層とを含むことができ、第2の正孔輸送層は複数の正孔輸送層の少なくとも1つの層であってよく、正孔補助層、発光補助層、および電子阻止層の少なくとも1つを含むことができる。本開示の別の一実施形態によると、正孔輸送ゾーンは、第1の正孔輸送層と第2の正孔輸送層とを含み、第1の正孔輸送層は、第1の電極と発光層との間に配置することができ、第2の正孔輸送層は、第1の正孔輸送層と発光層との間に配置することができ、第2の正孔輸送層は、正孔輸送層、発光補助層、正孔補助層、および/または電子阻止層として機能することができる。
本開示の別の一実施形態によると、正孔輸送ゾーンは、pドープされた正孔注入層、正孔輸送層、および発光補助層を含むことができる。本明細書において、pドープされた正孔注入層は、pドーパントでドープされた正孔注入層を意味する。pドーパントは、p型半導体特性を付与することができる材料である。p型半導体特性は、HOMOエネルギー準位において正孔を注入または輸送する特性、すなわち、高正孔伝導性を有する材料の特性を意味する。
正孔輸送層は、アノード(または正孔注入層)と発光層との間に配置することができる。正孔輸送層は、正孔をアノードから発光層まで円滑に移動させ、電子がカソードから移動するのを阻止し発光層中に残存させる機能を果たすことができる。発光補助層は、アノードと発光層との間、またはカソードと発光層との間に配置することができる。発光補助層がアノードと発光層との間に配置される場合、これは正孔注入および/または正孔輸送の促進のため、または電子のオーバーフローの防止のために使用することができる。発光補助層がカソードと発光層との間に配置される場合、これは電子注入および/または電子輸送の促進のため、または正孔のオーバーフローの防止のために使用することができる。また、正孔補助層は、正孔輸送層(または正孔注入層)と発光層との間に配置することができ、正孔輸送速度(または正孔注入速度)の促進または阻止に有効となることができ、それによって電荷バランスの制御が可能となる。さらに、電子阻止層は、正孔輸送層(または正孔注入層)と発光層との間に配置することができ、発光層からの電子のオーバーフローを阻止することによって発光層中に励起子を閉じ込めて、発光漏れを防止することができる。有機エレクトロルミネッセンスデバイスが2つ以上の正孔輸送層を含む場合、さらに含まれる正孔輸送層は、正孔補助層または電子阻止層として使用することができる。発光補助層、正孔補助層、および/または電子阻止層は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスの効率および/または寿命を改善する効果を有することができる。
電子輸送ゾーンは、電子緩衝層、正孔阻止層、電子輸送層、および電子注入層の少なくとも1つ、好ましくは、電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つを含むことができる。電子緩衝層は、パネルの製造プロセス中にデバイスが高温に曝露するときにデバイス中の電流特性が変化することにより発光輝度が低下する問題を改善できる層であり、これによって電荷流動特性を制御することができる。
光が放出される発光層は、単層、または2つ以上の層が積み重ねられる複数の層であってよい。発光層のホスト化合物に対するドーパント化合物のドーピング濃度は好ましくは20重量%未満である。
本明細書において、「(C1−C30)アルキル」は、鎖を構成する1〜30個の炭素原子を有し、炭素原子数が、好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜6個である直鎖または分岐アルキルを意味し、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチルなどが挙げられる。「(C3−C30)シクロアルキル」は、3〜30個の環骨格炭素原子を有し、炭素原子数が、好ましくは3〜20個、より好ましくは3〜7個である単環または多環式炭化水素であり、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。「(3〜7員)ヘテロシクロアルキル」は、B、N、O、S、Si、およびP、好ましくはO、S、およびNからなる群から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と、3〜7個の環骨格原子とを有するシクロアルキルであり、テトラヒドロフラン、ピロリジン、チオラン、テトラヒドロピランなどが挙げられる。「(C6−C30)アリール(エン)」は、6〜30個の環骨格炭素原子を有し、環骨格炭素原子数が、好ましくは6〜20個、より好ましくは6〜15個である芳香族炭化水素から誘導され、部分的に飽和していてもよい単環式または縮合環式の基であり、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、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、フルオランテニルなどが挙げられる。「(3〜30員)ヘテロアリール(エン)」は、B、N、O、S、Si、およびPからなる群から選択される少なくとも1個、好ましくは1〜4個のヘテロ原子と、および3〜30個の環骨格原子とを有し、環骨格原子数が、好ましくは3〜20個、より好ましくは5〜15個であり;単環式環、または少なくとも1つベンゼン環と縮合した縮合環であり;部分的に飽和していてもよく;少なくとも1つヘテロアリールまたはアリール基が単結合によってヘテロアリール基に結合することにより形成されるものであってよい、アリール基であり;単環式環の種類のヘテロアリール、たとえばフリル、チオフェニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニルなど、ならびに縮合環の種類のヘテロアリール、たとえばベンゾフラニル、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、ベンゾナフトチオフェニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イソインドリル、インドリル、インダゾリル、ベンゾチアジアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、カルバゾリル、フェノキサジニル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリルなどが挙げられる。「ハロゲン」としては、F、Cl、Br、およびIが挙げられる。
本明細書において、「置換もしくは非置換」という表現における「置換」は、ある官能基中の水素原子が、別の原子または官能基、すなわち置換基で置き換えられることを意味する。置換アルキル、置換アリール(エン)、置換ヘテロアリール(エン)、置換シクロアルキル、置換ヘテロシクロアルキル、置換アルコキシ、置換アリールアルキル、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−もしくはジ−アルキルアミノ、置換モノ−もしくはジ−アリールアミノ、置換アルキルアリールアミノ、ならびに本開示の式中のL、Ar、R1、La〜Ld、Ar1〜Ar3、R8〜R43の中の置換された環の置換基は、それぞれ独立して、ジュウテリウム;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(5〜50員)ヘテロアリール;非置換、または(3〜50員)ヘテロアリールで置換された(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;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少なくとも一つ選択され、好ましくは、(C1−C20)アルキル;非置換もしくは(C1−C20)アルキルおよび/または(3〜30員)ヘテロアリールで置換された(C6−C25)アリール;非置換もしくは(C1−C20)アルキルおよび/または(C6−C25)アリールで置換された(5〜40員)ヘテロアリール;ならびにジ(C6−C20)アリールアミノからなる群から少なくとも一つ選択される。たとえば、上記置換基は、メチル、tert−ブチル、非置換もしくはピリジニルで置換されたフェニル、ナフチル、ビフェニル、ジメチルフルオレニル、フェニルフルオレニル、ジフェニルフルオレニル、フェナントレニル、トリフェニレニル、ピリジニル、フェニルでおよび/またはナフチルで置換されたトリアジニル、ジフェニルで置換されたインドリル、フェニルで置換されたベンゾイミダゾリル、キノリル、フェニルで置換されたキナゾリニル、カルバゾリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、非置換もしくはフェニルで置換されたベンゾカルバゾリル、ジベンゾカルバゾリル、ベンゾフェナントロチオフェニル、ジフェニルアミノ、ジメチルフルオレニルフェニルアミノ、または窒素、酸素、および硫黄の少なくとも1つを含む置換もしくは非置換の(16〜33員)ヘテロアリールからなる群から選択される少なくとも1つであってよい。
式1中、X1は、N−L−(Ar)a、S、またはOを表す。
式1中、Lは、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;より好ましくは、単結合、非置換(C6−C18)アリーレン、または非置換(5〜18員)ヘテロアリーレンを表し、このヘテロアリーレンは、窒素、酸素、および/または硫黄の少なくとも1つを含むことができる。
本開示の一実施形態によると、Lは、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、置換もしくは非置換のビフェニレン、置換もしくは非置換のピリジレン、置換もしくは非置換のピリミジレン、置換もしくは非置換のトリアジニレン、置換もしくは非置換のキナゾリニレン、置換もしくは非置換のキノキサリニレン、置換もしくは非置換のナフチリジニレン、置換もしくは非置換のベンゾキナゾリニレン、置換もしくは非置換のベンゾチエノピリミジニレン、置換もしくは非置換のアセナフトピリミジニレン、窒素、酸素、および硫黄の少なくとも1つを含む置換もしくは非置換の(13〜16員)ヘテロアリーレンを表すことができる。
式1中、Arは、水素、ジュウテリウム、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;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(5〜30員)ヘテロアリール、または置換もしくは非置換のジ(C6−C25)アリールアミノ;より好ましくは、水素、置換もしくは非置換の(C6−C18)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ジ(C6−C18)アリールアミノを表す。
本開示の一実施形態によると、Arは、置換もしくは非置換のフェニル、置換もしくは非置換のナフチル、置換もしくは非置換のビフェニル、置換もしくは非置換のターフェニル、置換もしくは非置換のトリアジニル、置換もしくは非置換のピリジル、置換もしくは非置換のピリミジニル、置換もしくは非置換のキナゾリニル、置換もしくは非置換のベンゾキナゾリニル、置換もしくは非置換のキノキサリニル、置換もしくは非置換のベンゾキノキサリニル、置換もしくは非置換のキノリル、置換もしくは非置換のベンゾキノリル、置換もしくは非置換のイソキノリル、置換もしくは非置換のベンゾイソキノリル、置換もしくは非置換のトリアゾリル、置換もしくは非置換のピラゾリル、置換もしくは非置換のカルバゾリル、置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル、置換もしくは非置換のベンゾチオフェニル、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル、置換もしくは非置換のベンゾフラニル、置換もしくは非置換のナフチリジニル、置換もしくは非置換のベンゾチエノピリミジニル、置換もしくは非置換のベンゾチエノキノリニル、置換もしくは非置換のベンゾフロキノリニル、置換もしくは非置換のトリアインデニル、置換もしくは非置換のフェナントイミダゾリル、窒素、酸素、および硫黄の少なくとも1つを含む置換もしくは非置換の(9〜25員)ヘテロアリール、置換もしくは非置換のジフェニルアミノ、置換もしくは非置換のフェニルビフェニルアミノ、または置換もしくは非置換のフルオレニルフェニルアミノを表すことができる。
式1中、aは1〜4の整数、好ましくは1または2を表し、aが2以上の整数である場合、それぞれのArは同じ場合も異なる場合もある。
式1中、Y1〜Y12は、それぞれ独立して、NまたはCR1を表す。本開示の一実施形態によると、Y1〜Y12はすべてCR1を表すことができ、本開示の別の一実施形態によると、Y1〜Y12の少なくとも1つがNを表すことができる。複数のR1が存在する場合、それぞれのR1は同じ場合も異なる場合もある。
R1は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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;または隣接する置換基と結合して置換もしくは非置換の環を形成し;好ましくは、水素、置換もしくは非置換の(C1−C20)アルキル、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ジ(C6−C25)アリールアミノ;または隣接する置換基と結合して置換もしくは非置換、単環もしくは多環式の(C3−C25)芳香環を形成し、それらの炭素原子は窒素、酸素、および硫黄から選択される少なくとも1つヘテロ原子で置換されてよく;より好ましくは、水素、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−C18)アリール、置換もしくは非置換の(C5−C18)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;または隣接する置換基と結合して置換もしくは非置換、単環もしくは多環式の(5〜18員)芳香環を形成し、それらの炭素原子は、窒素、酸素、および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置換されてよい。
本開示の一実施形態によると、R1は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換のメチル、置換もしくは非置換のフェニル、置換もしくは非置換のナフチル、置換もしくは非置換のビフェニル、置換もしくは非置換のピリジル、置換もしくは非置換のピリミジニル、置換もしくは非置換のトリアジニル、置換もしくは非置換のキナゾリニル、置換もしくは非置換のキノキサリニル、置換もしくは非置換のフェニルビフェニルアミノなどを表すことができる。
本開示の一実施形態によると、式1中のY1〜Y12の少なくとも1つの隣接する組はCR1であり、CR1の隣接する2つのR1は互いに縮合して、それぞれ独立して、以下の式2〜6のいずれか1つで表される環を形成するが、それらに限定されるものではない。たとえば、形成される環は、式2〜6の環を含めて、置換もしくは非置換のベンゼン環、ナフタレン環、フラン環、チオフェン環、置換もしくは非置換のピロール環、ピリジン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、置換もしくは非置換のインドール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、置換もしくは非置換のカルバゾール環、フェナントレン環などであってよい。
Figure 2020510997
式2〜6中、
Figure 2020510997
は、式1の隣接するCR1の、CとR1の間の結合箇所を表す。
式4および6中、AはNまたはCR2を表す。本開示の一実施形態によると、すべてのAはCR2を表すことができ、本開示の別の一実施形態によると、少なくとも1つのAはNを表すことができる。複数のR2が存在する場合、それぞれのR2は同じ場合も異なる場合もある。
R2は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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;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)ヘテロアリールを表す。
式5中、R3は、水素、ジュウテリウム、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;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;より好ましくは非置換(C6−C18)アリール、または非置換(5〜18員)ヘテロアリールを表す。たとえば、R3はフェニルを表すことができる。
本開示によるOLEDは、第1の電極と発光層との間に正孔輸送ゾーンを含み、正孔輸送ゾーンはアリールアミン誘導体を含み、このアリールアミン誘導体のHOMOエネルギー準位は以下の式11を満たす。
−5.0eV≦HOMO≦−4.65eV (11)
本開示の一実施形態によると、アリールアミン誘導体のHOMOエネルギー準位は以下の式12を満たす。
−5.0eV≦HOMO≦−4.70eV (12)
本開示の一実施形態によると、本開示によるOLEDは、第1の電極と発光層との間の第1の正孔輸送層、および第1の正孔輸送層と発光層との間の第2の正孔輸送層を含み、第2の正孔輸送層は、フルオレンまたは縮合フルオレンを含むアリールアミン誘導体を含み、このアリールアミン誘導体のHOMOエネルギー準位は式11を満たす。本明細書において、第2の正孔輸送層は単層または複数の層であってよく、第2の正孔輸送層は、正孔輸送層、発光補助層、正孔補助層、および/または電子阻止層として機能することができる。
正孔輸送ゾーンが、−5.0未満、たとえば−5.1以下のHOMOエネルギー準位を有する化合物を含む場合、これは発光層中に含まれる式1で表される化合物のHOMOエネルギー準位よりも低い値を有する。結果として、正孔の注入が妨害され、駆動電圧が上昇する。すなわち、デバイスの発光効率が上昇する場合でさえも、発光効率の上昇とともに駆動電圧が上昇するので、出力効率(lm/W)に関しては向上はなく、むしろ低い出力効率を示すことがある。一方、正孔輸送ゾーンが、−4.65を上回るHOMOエネルギー準位を有する化合物を含む場合、それを含む層、たとえば第2の正孔輸送層と、発光層との間のエネルギー障壁が大きくなりすぎ、正孔の注入が妨害される。結果として、発光効率が低下しうる。さらに、本開示の一実施形態によると、正孔輸送ゾーン中に含まれる化合物のHOMOエネルギー準位の上限値と下限値の間の差は、より適切には約0.3eV以下であってよい。
本開示の一実施形態によると、正孔輸送ゾーン、好ましくは第2の正孔輸送層、たとえば、発光補助層および正孔補助層の少なくとも1つの中に含まれるアリールアミン誘導体は以下の式11で表される化合物を含むことができる。
Figure 2020510997
式11中、La〜Lc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、置換もしくは非置換の(3〜30員)ヘテロアリーレン、または置換もしくは非置換の(C3−C30)シクロアルキレン;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、置換もしくは非置換の(5〜25員)ヘテロアリーレン、または置換もしくは非置換の(C3−C25)シクロアルキレン;より好ましくは、単結合、非置換もしくはジ(C6−C18)アリールアミノで置換された(C6−C18)アリーレン、非置換(5〜18員)ヘテロアリーレン、または非置換(C3−C18)シクロアルキレンを表す。本開示の一実施形態によると、La〜Lcは、それぞれ独立して、単結合、非置換もしくはジフェニルアミノで置換されたフェニレン、または非置換ビフェニレンを表すことができる。
式11中、Ar1〜Ar3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(5〜30員)ヘテロアリールを表し、但し、Ar1〜Ar3の少なくとも1つは、以下の式から選択される。
Figure 2020510997
上記式中、*は、La、Lb、またはLcと結合する場所を表す。
上記式中、Xは、それぞれ独立して、O、S、NR8、またはCR9R10を表し、ZおよびV、それぞれ独立して、OまたはSを表す。
上記式中、B環は、置換または非置換のC10アリール;好ましくは、非置換C10アリールを表す。本開示の一実施形態によると、B環はナフタレン環を表すことができる。
上記式中、Ldは、単結合、または置換もしくは非置換の(C6−C30)アリーレンを表す。
上記式中、R11〜R35は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換の(5〜30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(3〜7員)ヘテロシクロアルキル、置換もしくは非置換の(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、−NR36R37、−SiR38R39R40、−SR41、−OR42、シアノ、ニトロ、またはヒドロキシルを表す、または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ、この環はスピロ構造を含み;好ましくは、水素、置換もしくは非置換の(C1−C20)アルキル、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−NR36R37、または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ、この環はスピロ構造を含むことができ;より好ましくは、水素、非置換(C1−C10)アルキル、非置換もしくはジ(C6−C18)アリールアミノで置換された(C6−C18)アリール、または−NR36R37、または隣接する置換基に結合して非置換の環を形成することができ、この環はスピロ構造を含むことができる。本開示の一実施形態によると、R11〜R35は水素を表すことができ;R11、R12、R14〜R17、R22〜R28、およびR30〜R35は、それぞれ独立して、別の隣接するR11、R12、R14〜R17、R22〜R28、およびR30〜R35と縮合して、置換もしくは非置換のベンゼン環を形成することができる。たとえば、R13およびR17は、それぞれ独立して、ビフェニルを表すことができ;R17は、ジフェニルアミノで置換されたフェニルを表すことができ;2つの隣接するR16は互いに縮合して非置換のベンゼン環を形成することができ;R18およびR19は、それぞれ独立して、メチル、フェニル、またはトリフェニレニルを表すことができ、互いに同じ場合も異なる場合もあり;R21およびR22は、それぞれ独立して、メチルを表すことができ;R28およびR29は、それぞれ独立して、メチルまたはフェニルを表すことができ、互いに同じ場合も異なる場合もあり;R18およびR19、またはR20およびR21は互いに結合して、スピロ構造、たとえば、スピロ[フルオレン−フルオレン]またはスピロ[フルオレン−ベンゾフルオレン]を形成することができる。
ここで、R8〜R10およびR36〜R42は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、シアノ、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(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(3〜7員)ヘテロシクロアルキル、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、または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ;好ましくは、水素、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、非置換または(C1−C10)アルキルで置換された(C6−C18)アリール。本開示の一実施形態によると、R36およびR37、それぞれ独立して、フェニル、ナフチルフェニル、ビフェニル、またはジメチルフルオレニルを表すことができる。
上記式中、A1〜A12は、それぞれ独立して、NまたはCR43を表す。R43が複数の場合、それぞれのR43は互いに同じ場合も異なる場合もある。R43は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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、または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ;好ましくは、水素、ジュウテリウム、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(5〜25員)ヘテロアリール、または2つ以上の隣接するR43が互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ;より好ましくは、水素、ジュウテリウム、非置換(C6−C18)アリール、または非置換(5〜18員)ヘテロアリール、または2つ以上の隣接するR43が互いに結合して非置換の環を形成することができる。本開示の一実施形態によると、R43は、それぞれ独立して、水素、または非置換ピリジンを表すことができる、または2つの隣接するR43が互いに結合してベンゼン環を形成することができる。
上記式中、b、c、e、g、h、j、k、m、n、o、q、r、およびsは、それぞれ独立して、1〜4の整数を表し;d、f、p、およびtは、それぞれ独立して、1〜3の整数を表し;iは1〜6の整数を表し;lは1または2を表し;b〜tのそれぞれが2以上の整数である場合、R11、R12、R14〜R17、R22〜R28、およびR30〜R35のそれぞれは同じ場合も異なる場合もある。
ヘテロアリール(エン)またはヘテロシクロアルキルは、B、N、O、S、Si、およびPから選択される少なくとも1つのヘテロ原子、好ましくは、N、O、およびSから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む。
式1で表される化合物は、以下の化合物によって特に例示することができるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2020510997
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Figure 2020510997
Figure 2020510997
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式11を満たすアリールアミン誘導体は、以下の化合物によって特に例示することができるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
本開示による式Iの化合物は、当業者に周知の合成方法によって生成することができる。たとえば、式1の化合物は、以下の反応スキームを参照することによって生成できるが、これらに限定されるものではない。
[反応スキーム1]
Figure 2020510997
[反応スキーム2]
Figure 2020510997
[反応スキーム3]
Figure 2020510997
反応スキーム1〜3において、L、Ar、Y1〜Y12、およびaは式1における定義の通りである。
式11で表される化合物は、当業者に周知の合成方法によって生成でき、たとえば、韓国特許出願公開第2014−0104895A号明細書、韓国特許出願公開第2015−0012488A号明細書、韓国特許出願公開第2015−0066202A号明細書、および韓国特許第1476231B号明細書に開示される合成方法を用いて、またはそれらを修正することによって生成することができる。
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、pドープされた正孔注入層を含むことができる。pドープされた正孔注入層はpドーパントでドープされ、pドーパントは、好ましくはpドープされた層中に実質的に均一に分布することができ、これはpドーパントと正孔注入材料とを共堆積することによって実現できる。また、pドーパントは、正孔注入材料を基準として0.01〜50重量%、好ましくは0.1〜20重量%、より好ましくは1〜10重量%の量で含まれてよい。
本開示の一実施形態によるpドーパントは、以下の化合物P−1〜P−7の少なくとも1つを含むことができる。
Figure 2020510997
上記式中、T1〜T38は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、置換もしくは非置換のフッ化(C1−C50)アルキル、シアノ、置換もしくは非置換の(C1−C50)アルコキシ、置換もしくは非置換の(C1−C50)アルキル、置換もしくは非置換の(C6−C50)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。上記式中、=Z1〜=Z11は、それぞれ独立して、以下の式のいずれか1つによって表すことができる。
Figure 2020510997
上記式中、U1およびU2は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、置換もしくは非置換のフッ化(C1−C50)アルキル、シアノ、置換もしくは非置換の(C1−C50)アルコキシ、置換もしくは非置換の(C1−C50)アルキル、置換もしくは非置換の(C6−C50)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。U3〜U8は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のフッ化(C1−C50)アルキレン、置換もしくは非置換の(C1−C50)アルキレン、置換もしくは非置換の(C6−C50)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す。
pドーパントは、以下の化合物によって特に例示することができるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2020510997
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスの発光層中に含まれるドーパントは、少なくとも1つリン光または蛍光ドーパントであってよく、好ましくは少なくとも1つのリン光ドーパントである。本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスに使用されるリン光ドーパント材料は、特に限定されないが、好ましくはイリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)、および白金(Pt)の金属化錯化合物から選択することができ、より好ましくはイリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)、および白金(Pt)のオルトメタル化化合物から選択することができ、さらにより好ましくはオルトメタル化イリジウム錯化合物から選択することができる。
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスの発光層中に含まれるドーパントは、以下の式101で表される化合物を含むことができるが、これに限定されるものではない。
Figure 2020510997
式101、Lは、以下の構造1および2:
Figure 2020510997
(式中、R100〜R103、およびR104〜R107は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、非置換、もしくはハロゲンおよび/またはジュウテリウムで置換された(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、置換もしくは非置換の(C6−C30)アリール、シアノ、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(C1−C30)アルコキシを表す;またはR100〜R103は隣接するR100〜R103に結合して置換もしくは非置換の縮合環、たとえば、置換もしくは非置換の、キノリン、ベンゾフロピリジン、ベンゾチエノピリジン、インデノピリジン、ベンゾフロキノリン、ベンゾチエノキノリン、またはインデノキノリンの環を形成することができ;R104〜R107は隣接するR104〜R107に結合して置換もしくは非置換の縮合環、たとえば、置換もしくは非置換の、ナフチル、フルオレン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、インデノピリジン、ベンゾフロピリジン、またはベンゾチエノピリジンの環を形成することができ;
R201〜R211は、それぞれ独立して水素、ジュウテリウム、ハロゲン、非置換、もしくはハロゲンおよび/またはジュウテリウムで置換された(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)アリールを表す;または隣接するR201〜R211に結合して置換もしくは非置換の縮合環を形成することができ;
nは1〜3の整数を表す)から選択される。
ドーパント化合物の具体例は以下の通りであるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスを使用することによって、表示装置、たとえば、スマートフォン、タブレット、ノートブック、PC、TV、もしくは車の表示装置;または照明装置、たとえば、屋外もしくは屋内の照明装置を製造することができる。
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、本開示の一実施形態の説明を意図しており、本開示の限定を意味するものでは決してない。本開示は別の形態で具体化することができる。本開示は別の形態で具体化することができる。
本開示のHOMOエネルギー準位は、Gaussian,Inc.のGaussian 03プログラムにおいて密度関数理論(DFT)を用いることによって求めた。特に、本開示のデバイス例および比較例におけるHOMOおよびLUMOエネルギー準位は、B3LYP/6−31g*のレベルにおいてすべての可能性のある異性体構造を構造的に最適化した後の異性体の計算エネルギーを比較することによって最低エネルギーを有する構造から導き出した。
以降で、発光層中に式1の化合物を含み、正孔輸送ゾーン中に特定のHOMOエネルギー準位を有するアリールアミン誘導体を含むことによって、OLEDデバイスの効率を改善できるかどうかが説明される。しかし、以下の例は、詳細な理解のために本開示によるOLEDデバイスの性質を単に説明しているだけであり、以下の例によって本開示が限定されるものではない。
デバイス例1〜27:本開示によるOLEDデバイスの製造
本開示によるOLEDデバイスを製造した。OLEDデバイス用のガラス基板上の透明電極のインジウムスズ酸化物(ITO)薄膜(10Ω/sq)(ジオマテック株式会社、日本)に対して、アセトンおよびイソプロピルアルコールを順次使用して超音波洗浄を行い、次にイソプロピルアルコール中に保管した。次に、このITO基板を真空蒸着装置の基板ホルダー上に搭載した。真空蒸着装のセル中に化合物HI−1を導入し、次に装置のチャンバー中の圧力を10−6torrに制御した。その後、セルに電流を印加して、導入した上記材料を蒸発させ、それによってITO基板上に90nmの第1の正孔注入層を形成した。次に、真空蒸着装置の別のセル中に化合物HI−2を導入し、セルに電流を印加することによって導入した材料を蒸発させ、それによって第1の正孔注入層の上に厚さ5nmの第2の正孔注入層を形成した。次に真空蒸着装置のセル中に化合物HT−2−46を導入し、セルに電流を印加することによって蒸発させ、それによって第2の正孔注入層の上に厚さ10nmの第1の正孔輸送層を形成した。次に、真空蒸着装置の別のセル中に、表1中に示される第2の正孔輸送層の化合物を導入し、セルに電流を印加することによって蒸発させ、それによって第1の正孔輸送層の上に厚さ60nmの第2の正孔輸送層(補助層)を形成した。正孔注入層および正孔輸送層の形成後、その上に発光層を以下のようにして形成した:真空蒸着装置の一方のセル中に表1中に示されるホスト材料をホストとして導入し、別のセル中に化合物D−39をドーパントとして導入した。これら2つの材料を蒸発させ、ホストおよびドーパントの量を基準として2重量%のドーピング量でドーパントを堆積して、正孔輸送層の上に厚さ40nmの発光層を形成した。次に、別の2つのセル中に化合物ET−1および化合物EI−1を導入し、1:1の比率で蒸発させて、発光層の上に厚さ35nmの電子輸送層を形成した。電子輸送層上に厚さ2nmの電子注入層として化合物EI−1を堆積した後、別の真空蒸着装置によって厚さの80nmのAlカソードを電子注入層の上に堆積した。このようにして、OLEDデバイスを製造した。
比較例1〜19:本開示によらないOLEDデバイスの製造
以下の表1中に示される化合物を第2の正孔輸送層中に使用し、化合物CBPをホスト中に使用したことを除けば、デバイス例1と同じ方法でOLEDデバイスを製造した。
比較例20:本開示によらないOLEDデバイスの製造
以下の表1中に示される化合物を第2の正孔輸送層中に使用したことを除けば、デバイス例1と同じ方法でOLEDデバイスを製造した。
デバイス例1〜27および比較例1〜20に使用した化合物は以下の通りである。
Figure 2020510997
デバイス例28〜33:本開示によるOLEDデバイスの製造
第1および第2の正孔注入層の代わりに化合物HT−1および化合物HI−2を1:0.03の比率で堆積して厚さ5nmの正孔注入層を形成し、次に化合物HT−1を蒸発させて厚さ100nmの第1の正孔輸送層を形成し、表1中に示される化合物を第2の正孔輸送層中に使用したことを除けば、デバイス例1と同じ方法でOLEDデバイスを製造した。
デバイス例1〜33および比較例1〜20で製造したOLEDデバイスの輝度1,000ニトにおける駆動電圧、発光効率、およびCIE色座標、ならびに寿命(一定電流および輝度5,000ニトにおいて16.6時間後に輝度が100%から低下するパーセント値として測定)以下の表1中に示す。
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
デバイス例1〜33および比較例1〜20の第2の正孔輸送層中に含まれる化合物のHOMOエネルギー準位を以下の表2中に示す。
Figure 2020510997
上記の表1から、発光層中に本開示の縮合アズレン誘導体化合物を含み、第1の正孔輸送層と発光層との間に本開示の特定のHOMOエネルギー準位を有する化合物を含むことによって、デバイス例1〜33が、比較例よりも低い駆動電圧、高い発光効率、および/または長い寿命を示すことを確認できる。
本開示は、発光層と正孔輸送ゾーンとを含む有機エレクトロルミネッセンスデバイスに関する。
1987年に、Eastman KodakのTangらは、発光層と電荷輸送層とからなるTPD/Alq3二重層の小分子緑色有機エレクトロルミネッセンスデバイス(OLED)を最初に開発した。それ以降、OLEDに関する研究は急速に行われており、製品化されている。現在、OLEDでは、パネル実装において優れた発光効率を示すリン光材料が主として使用される。ディスプレイの長寿命および高解像度のためには、低駆動電圧および高発光効率が要求される。
米国特許第6,902,831号明細書には、有機エレクトロルミネッセンス化合物としてのアズレン誘導体が開示されているが、縮合アズレン誘導体の有機エレクトロルミネッセンス化合物は特に開示されていない。さらに、この文献には、縮合アズレン誘導体を含むホスト化合物と、正孔輸送ゾーン中に含まれる特定の材料とを組み合わせることによって、OLEDの性能を改善できることは特に開示されていない。
本開示の目的は、本開示による化合物を含む発光層と、特定のHOMO(最高占有分子軌道)エネルギー準位を有する化合物を含む正孔輸送ゾーンとの組合せによって、低駆動電圧、高発光効率、および/または長寿命の性質を有する有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供することである。
リン光ドーパント含む発光層は、低駆動電圧、高効率、および長寿命のために優れた正孔および電子電流特性を有する発光材料と、寿命を改善するために熱安定である材料とを有することが好ましい。さらに、発光層のホストからドーパントへの効率的なエネルギー輸送のため、狭いエネルギーバンドギャップを有する発光材料を使用することで、電荷トラップを最小限にすることによって、駆動電圧および発光効率の改善に寄与することができる。本開示のデバイス中に含まれるアズレン誘導体は、S →S の内部転換の遅い転移係数、たとえば7×10 −8 sを有するが、S →S の内部転換の転移係数は速く、すなわち7×10 −12 sである。したがって、S →S の蛍光量子収率が増加し、そのためこのアズレン誘導体はカシャの法則を破る代表的な材料の1つである。[Phys.Chem.Chem.Phys.2015,17,23573,J.Phys.Chem.A,Vol.103、No.15,1999,2529]の非特許文献によると、アズレンのS およびS の準位はそれぞれ3.565eVおよび1.771eVであるが、T およびS の準位差は非常に小さく、すなわちT −S 遷移は1.711eVである。さらに、S →T 遷移の系間交差遷移は、置換材料および溶媒の極性の条件により改善される。したがって、三重項への遷移が増加するため、リン発光特性の改善に有利となり得るとの報告が存在した。これらのアズレン誘導体は、S →T の小さなエネルギーギャップを示し、カルバゾール型またはベンゾカルバゾール型の化合物と比べて比較的高いHOMO特性を有し、それによって狭いエネルギーバンドギャップが得られる。
しかし、従来の正孔輸送ゾーンは、縮合アズレン誘導体化合物を含む発光層の効率の上昇において制限がある。高い正孔移動度を有するために、正孔輸送ゾーンには、高いHOMOエネルギー準位を有する化合物が必要である。HOMOエネルギー準位が高いと、駆動電圧は低下するが、発光層の効率も低下する。一方、HOMOエネルギー準位が低いと、発光層の効率は増加するが、駆動電圧も増加し、したがってデバイスの高い発光効率の実現は困難である。
本発明者らは、発光層中に本開示の縮合アズレン誘導体を含み、正孔輸送ゾーン中に本開示の特定のHOMOエネルギー準位を有するアリールアミン誘導体を含むことによって、上記問題を解決できることを見出した。特に、本発明者らは、第1の電極と、第1の電極に面する第2の電極と、第1の電極と第2の電極との間の発光層と、第1の電極と発光層との間の正孔輸送ゾーンとを含む有機エレクトロルミネッセンスデバイスであって、発光層が以下の式1:
Figure 2020510997
(式中、
は、N−L−(Ar) 、S、またはOを表し、
Lは、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、
Arは、水素、ジュウテリウム、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、
〜Y 12 は、それぞれ独立して、NまたはCR を表し、
は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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;または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成し、
aは1〜4の整数を表し、aが2以上の整数である場合、それぞれのArは同じ場合も異なる場合もある)
で表される化合物を含み;
正孔輸送ゾーンがアリールアミン誘導体を含み、このアリールアミン誘導体のHOMOエネルギー準位が以下の式11:
−5.0eV≦HOMO≦−4.65eV (11)
を満たす有機エレクトロルミネッセンスデバイスによって、上記目的を実現できることを見出した。
本開示によると、低駆動電圧、高発光効率および/または長寿命の性質を有する有機エレクトロルミネッセンスデバイスを提供することができる。また、本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスを用いることによって、ディスプレイデバイスまたは照明デバイスを製造することができる。
以降、本開示を詳細に記載する。しかし、以下の記述は、本開示の説明を意図したものであり、本開示の範囲を限定を意味するものでは決してない。
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、第1の電極、第1の電極に面する第2の電極、第1の電極と第2の電極との間の発光層、第1の電極と発光層との間に正孔輸送ゾーン、発光層と第2の電極との間に電子輸送ゾーンを含む。第1および第2の電極の一方はアノードであってよく、他方はカソードであってよい。
正孔輸送ゾーンは、第1の電極と発光層との間で正孔を輸送するゾーンを意味する。たとえば、正孔輸送ゾーンは、正孔注入層、正孔輸送層、正孔補助層、発光補助層、および電子阻止層の少なくとも1つを含むことができる。正孔注入層、正孔輸送層、正孔補助層、発光補助層、および電子阻止層のそれぞれは、単層、または2つ以上の層が積み重ねられる複数の層であってよい。本開示の一実施形態によると、正孔輸送ゾーンは、第1の正孔輸送層と第2の正孔輸送層とを含むことができ、第2の正孔輸送層は複数の正孔輸送層の少なくとも1つの層であってよく、正孔補助層、発光補助層、および電子阻止層の少なくとも1つを含むことができる。本開示の別の一実施形態によると、正孔輸送ゾーンは、第1の正孔輸送層と第2の正孔輸送層とを含み、第1の正孔輸送層は、第1の電極と発光層との間に配置することができ、第2の正孔輸送層は、第1の正孔輸送層と発光層との間に配置することができ、第2の正孔輸送層は、正孔輸送層、発光補助層、正孔補助層、および/または電子阻止層として機能することができる。
本開示の別の一実施形態によると、正孔輸送ゾーンは、pドープされた正孔注入層、正孔輸送層、および発光補助層を含むことができる。本明細書において、pドープされた正孔注入層は、pドーパントでドープされた正孔注入層を意味する。pドーパントは、p型半導体特性を付与することができる材料である。p型半導体特性は、HOMOエネルギー準位において正孔を注入または輸送する特性、すなわち、高正孔伝導性を有する材料の特性を意味する。
正孔輸送層は、アノード(または正孔注入層)と発光層との間に配置することができる。正孔輸送層は、正孔をアノードから発光層まで円滑に移動させ、電子がカソードから移動するのを阻止し発光層中に残存させる機能を果たすことができる。発光補助層は、アノードと発光層との間、またはカソードと発光層との間に配置することができる。発光補助層がアノードと発光層との間に配置される場合、これは正孔注入および/または正孔輸送の促進のため、または電子のオーバーフローの防止のために使用することができる。発光補助層がカソードと発光層との間に配置される場合、これは電子注入および/または電子輸送の促進のため、または正孔のオーバーフローの防止のために使用することができる。また、正孔補助層は、正孔輸送層(または正孔注入層)と発光層との間に配置することができ、正孔輸送速度(または正孔注入速度)の促進または阻止に有効となることができ、それによって電荷バランスの制御が可能となる。さらに、電子阻止層は、正孔輸送層(または正孔注入層)と発光層との間に配置することができ、発光層からの電子のオーバーフローを阻止することによって発光層中に励起子を閉じ込めて、発光漏れを防止することができる。有機エレクトロルミネッセンスデバイスが2つ以上の正孔輸送層を含む場合、さらに含まれる正孔輸送層は、正孔補助層または電子阻止層として使用することができる。発光補助層、正孔補助層、および/または電子阻止層は、有機エレクトロルミネッセンスデバイスの効率および/または寿命を改善する効果を有することができる。
電子輸送ゾーンは、電子緩衝層、正孔阻止層、電子輸送層、および電子注入層の少なくとも1つ、好ましくは、電子輸送層および電子注入層の少なくとも1つを含むことができる。電子緩衝層は、パネルの製造プロセス中にデバイスが高温に曝露するときにデバイス中の電流特性が変化することにより発光輝度が低下する問題を改善できる層であり、これによって電荷流動特性を制御することができる。
光が放出される発光層は、単層、または2つ以上の層が積み重ねられる複数の層であってよい。発光層のホスト化合物に対するドーパント化合物のドーピング濃度は好ましくは20重量%未満である。
本明細書において、「(C1−C30)アルキル」は、鎖を構成する1〜30個の炭素原子を有し、炭素原子数が、好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜6個である直鎖または分岐アルキルを意味し、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチルなどが挙げられる。「(C3−C30)シクロアルキル」は、3〜30個の環骨格炭素原子を有し、炭素原子数が、好ましくは3〜20個、より好ましくは3〜7個である単環または多環式炭化水素であり、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。「(3〜7員)ヘテロシクロアルキル」は、B、N、O、S、Si、およびP、好ましくはO、S、およびNからなる群から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と、3〜7個の環骨格原子とを有するシクロアルキルであり、テトラヒドロフラン、ピロリジン、チオラン、テトラヒドロピランなどが挙げられる。「(C6−C30)アリール(エン)」は、6〜30個の環骨格炭素原子を有し、環骨格炭素原子数が、好ましくは6〜20個、より好ましくは6〜15個である芳香族炭化水素から誘導され、部分的に飽和していてもよい単環式または縮合環式の基であり、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、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、フルオランテニルなどが挙げられる。「(3〜30員)ヘテロアリール(エン)」は、B、N、O、S、Si、およびPからなる群から選択される少なくとも1個、好ましくは1〜4個のヘテロ原子と、および3〜30個の環骨格原子とを有し、環骨格原子数が、好ましくは3〜20個、より好ましくは5〜15個であり;単環式環、または少なくとも1つベンゼン環と縮合した縮合環であり;部分的に飽和していてもよく;少なくとも1つヘテロアリールまたはアリール基が単結合によってヘテロアリール基に結合することにより形成されるものであってよい、アリール基であり;単環式環の種類のヘテロアリール、たとえばフリル、チオフェニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニルなど、ならびに縮合環の種類のヘテロアリール、たとえばベンゾフラニル、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、ベンゾナフトチオフェニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イソインドリル、インドリル、インダゾリル、ベンゾチアジアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、カルバゾリル、フェノキサジニル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリルなどが挙げられる。「ハロゲン」としては、F、Cl、Br、およびIが挙げられる。
本明細書において、「置換もしくは非置換」という表現における「置換」は、ある官能基中の水素原子が、別の原子または官能基、すなわち置換基で置き換えられることを意味する。置換アルキル、置換アリール(エン)、置換ヘテロアリール(エン)、置換シクロアルキル、置換ヘテロシクロアルキル、置換アルコキシ、置換アリールアルキル、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−もしくはジ−アルキルアミノ、置換モノ−もしくはジ−アリールアミノ、置換アルキルアリールアミノ、ならびに本開示の式中のL、Ar、R 、L 〜L 、Ar 〜Ar 、R 〜R 43 の中の置換された環の置換基は、それぞれ独立して、ジュウテリウム;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(5〜50員)ヘテロアリール;非置換、または(3〜50員)ヘテロアリールで置換された(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;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少なくとも一つ選択され、好ましくは、(C1−C20)アルキル;非置換もしくは(C1−C20)アルキルおよび/または(3〜30員)ヘテロアリールで置換された(C6−C25)アリール;非置換もしくは(C1−C20)アルキルおよび/または(C6−C25)アリールで置換された(5〜40員)ヘテロアリール;ならびにジ(C6−C20)アリールアミノからなる群から少なくとも一つ選択される。たとえば、上記置換基は、メチル、tert−ブチル、非置換もしくはピリジニルで置換されたフェニル、ナフチル、ビフェニル、ジメチルフルオレニル、フェニルフルオレニル、ジフェニルフルオレニル、フェナントレニル、トリフェニレニル、ピリジニル、フェニルでおよび/またはナフチルで置換されたトリアジニル、ジフェニルで置換されたインドリル、フェニルで置換されたベンゾイミダゾリル、キノリル、フェニルで置換されたキナゾリニル、カルバゾリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、非置換もしくはフェニルで置換されたベンゾカルバゾリル、ジベンゾカルバゾリル、ベンゾフェナントロチオフェニル、ジフェニルアミノ、ジメチルフルオレニルフェニルアミノ、または窒素、酸素、および硫黄の少なくとも1つを含む置換もしくは非置換の(16〜33員)ヘテロアリールからなる群から選択される少なくとも1つであってよい。
式1中、X は、N−L−(Ar) 、S、またはOを表す。
式1中、Lは、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;より好ましくは、単結合、非置換(C6−C18)アリーレン、または非置換(5〜18員)ヘテロアリーレンを表し、このヘテロアリーレンは、窒素、酸素、および/または硫黄の少なくとも1つを含むことができる。
本開示の一実施形態によると、Lは、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、置換もしくは非置換のビフェニレン、置換もしくは非置換のピリジレン、置換もしくは非置換のピリミジレン、置換もしくは非置換のトリアジニレン、置換もしくは非置換のキナゾリニレン、置換もしくは非置換のキノキサリニレン、置換もしくは非置換のナフチリジニレン、置換もしくは非置換のベンゾキナゾリニレン、置換もしくは非置換のベンゾチエノピリミジニレン、置換もしくは非置換のアセナフトピリミジニレン、窒素、酸素、および硫黄の少なくとも1つを含む置換もしくは非置換の(13〜16員)ヘテロアリーレンを表すことができる。
式1中、Arは、水素、ジュウテリウム、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;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(5〜30員)ヘテロアリール、または置換もしくは非置換のジ(C6−C25)アリールアミノ;より好ましくは、水素、置換もしくは非置換の(C6−C18)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ジ(C6−C18)アリールアミノを表す。
本開示の一実施形態によると、Arは、置換もしくは非置換のフェニル、置換もしくは非置換のナフチル、置換もしくは非置換のビフェニル、置換もしくは非置換のターフェニル、置換もしくは非置換のトリアジニル、置換もしくは非置換のピリジル、置換もしくは非置換のピリミジニル、置換もしくは非置換のキナゾリニル、置換もしくは非置換のベンゾキナゾリニル、置換もしくは非置換のキノキサリニル、置換もしくは非置換のベンゾキノキサリニル、置換もしくは非置換のキノリル、置換もしくは非置換のベンゾキノリル、置換もしくは非置換のイソキノリル、置換もしくは非置換のベンゾイソキノリル、置換もしくは非置換のトリアゾリル、置換もしくは非置換のピラゾリル、置換もしくは非置換のカルバゾリル、置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル、置換もしくは非置換のベンゾチオフェニル、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル、置換もしくは非置換のベンゾフラニル、置換もしくは非置換のナフチリジニル、置換もしくは非置換のベンゾチエノピリミジニル、置換もしくは非置換のベンゾチエノキノリニル、置換もしくは非置換のベンゾフロキノリニル、置換もしくは非置換のトリアインデニル、置換もしくは非置換のフェナントイミダゾリル、窒素、酸素、および硫黄の少なくとも1つを含む置換もしくは非置換の(9〜25員)ヘテロアリール、置換もしくは非置換のジフェニルアミノ、置換もしくは非置換のフェニルビフェニルアミノ、または置換もしくは非置換のフルオレニルフェニルアミノを表すことができる。
式1中、aは1〜4の整数、好ましくは1または2を表し、aが2以上の整数である場合、それぞれのArは同じ場合も異なる場合もある。
式1中、Y 〜Y 12 は、それぞれ独立して、NまたはCR を表す。本開示の一実施形態によると、Y 〜Y 12 はすべてCR を表すことができ、本開示の別の一実施形態によると、Y 〜Y 12 の少なくとも1つがNを表すことができる。複数のR が存在する場合、それぞれのR は同じ場合も異なる場合もある。
は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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;または隣接する置換基と結合して置換もしくは非置換の環を形成し;好ましくは、水素、置換もしくは非置換の(C1−C20)アルキル、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ジ(C6−C25)アリールアミノ;または隣接する置換基と結合して置換もしくは非置換、単環もしくは多環式の(C3−C25)芳香環を形成し、それらの炭素原子は窒素、酸素、および硫黄から選択される少なくとも1つヘテロ原子で置換されてよく;より好ましくは、水素、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−C18)アリール、置換もしくは非置換の(C5−C18)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;または隣接する置換基と結合して置換もしくは非置換、単環もしくは多環式の(5〜18員)芳香環を形成し、それらの炭素原子は、窒素、酸素、および硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置換されてよい。
本開示の一実施形態によると、R は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換のメチル、置換もしくは非置換のフェニル、置換もしくは非置換のナフチル、置換もしくは非置換のビフェニル、置換もしくは非置換のピリジル、置換もしくは非置換のピリミジニル、置換もしくは非置換のトリアジニル、置換もしくは非置換のキナゾリニル、置換もしくは非置換のキノキサリニル、置換もしくは非置換のフェニルビフェニルアミノなどを表すことができる。
本開示の一実施形態によると、式1中のY 〜Y 12 の少なくとも1つの隣接する組はCR であり、CR の隣接する2つのR は互いに縮合して、それぞれ独立して、以下の式2〜6のいずれか1つで表される環を形成するが、それらに限定されるものではない。たとえば、形成される環は、式2〜6の環を含めて、置換もしくは非置換のベンゼン環、ナフタレン環、フラン環、チオフェン環、置換もしくは非置換のピロール環、ピリジン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、置換もしくは非置換のインドール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、置換もしくは非置換のカルバゾール環、フェナントレン環などであってよい。
Figure 2020510997
式2〜6中、
Figure 2020510997
は、式1の隣接するCR の、CとR の間の結合箇所を表す。
式4および6中、AはNまたはCR を表す。本開示の一実施形態によると、すべてのAはCR を表すことができ、本開示の別の一実施形態によると、少なくとも1つのAはNを表すことができる。複数のR が存在する場合、それぞれのR は同じ場合も異なる場合もある。
は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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;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)ヘテロアリールを表す。
式5中、R は、水素、ジュウテリウム、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;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;より好ましくは非置換(C6−C18)アリール、または非置換(5〜18員)ヘテロアリールを表す。たとえば、R はフェニルを表すことができる。
本開示によるOLEDは、第1の電極と発光層との間に正孔輸送ゾーンを含み、正孔輸送ゾーンはアリールアミン誘導体を含み、このアリールアミン誘導体のHOMOエネルギー準位は以下の式11を満たす。
−5.0eV≦HOMO≦−4.65eV (11)
本開示の一実施形態によると、アリールアミン誘導体のHOMOエネルギー準位は以下の式12を満たす。
−5.0eV≦HOMO≦−4.70eV (12)
本開示の一実施形態によると、本開示によるOLEDは、第1の電極と発光層との間の第1の正孔輸送層、および第1の正孔輸送層と発光層との間の第2の正孔輸送層を含み、第2の正孔輸送層は、フルオレンまたは縮合フルオレンを含むアリールアミン誘導体を含み、このアリールアミン誘導体のHOMOエネルギー準位は式11を満たす。本明細書において、第2の正孔輸送層は単層または複数の層であってよく、第2の正孔輸送層は、正孔輸送層、発光補助層、正孔補助層、および/または電子阻止層として機能することができる。
正孔輸送ゾーンが、−5.0未満、たとえば−5.1以下のHOMOエネルギー準位を有する化合物を含む場合、これは発光層中に含まれる式1で表される化合物のHOMOエネルギー準位よりも低い値を有する。結果として、正孔の注入が妨害され、駆動電圧が上昇する。すなわち、デバイスの発光効率が上昇する場合でさえも、発光効率の上昇とともに駆動電圧が上昇するので、出力効率(lm/W)に関しては向上はなく、むしろ低い出力効率を示すことがある。一方、正孔輸送ゾーンが、−4.65を上回るHOMOエネルギー準位を有する化合物を含む場合、それを含む層、たとえば第2の正孔輸送層と、発光層との間のエネルギー障壁が大きくなりすぎ、正孔の注入が妨害される。結果として、発光効率が低下しうる。さらに、本開示の一実施形態によると、正孔輸送ゾーン中に含まれる化合物のHOMOエネルギー準位の上限値と下限値の間の差は、より適切には約0.3eV以下であってよい。
本開示の一実施形態によると、正孔輸送ゾーン、好ましくは第2の正孔輸送層、たとえば、発光補助層および正孔補助層の少なくとも1つの中に含まれるアリールアミン誘導体は以下の式11で表される化合物を含むことができる。
Figure 2020510997
式11中、L 〜L 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、置換もしくは非置換の(3〜30員)ヘテロアリーレン、または置換もしくは非置換の(C3−C30)シクロアルキレン;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、置換もしくは非置換の(5〜25員)ヘテロアリーレン、または置換もしくは非置換の(C3−C25)シクロアルキレン;より好ましくは、単結合、非置換もしくはジ(C6−C18)アリールアミノで置換された(C6−C18)アリーレン、非置換(5〜18員)ヘテロアリーレン、または非置換(C3−C18)シクロアルキレンを表す。本開示の一実施形態によると、L 〜L は、それぞれ独立して、単結合、非置換もしくはジフェニルアミノで置換されたフェニレン、または非置換ビフェニレンを表すことができる。
式11中、Ar 〜Ar 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(5〜30員)ヘテロアリールを表し、但し、Ar 〜Ar の少なくとも1つは、以下の式から選択される。
Figure 2020510997
上記式中、 は、L 、L 、またはL と結合する場所を表す。
上記式中、Xは、それぞれ独立して、O、S、NR 、またはCR 10 を表し、ZおよびV、それぞれ独立して、OまたはSを表す。
上記式中、B環は、置換または非置換のC10アリール;好ましくは、非置換C10アリールを表す。本開示の一実施形態によると、B環はナフタレン環を表すことができる。
上記式中、L は、単結合、または置換もしくは非置換の(C6−C30)アリーレンを表す。
上記式中、R 11 〜R 35 は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換の(5〜30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(3〜7員)ヘテロシクロアルキル、置換もしくは非置換の(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、−NR 36 37 、−SiR 38 39 40 、−SR 41 、−OR 42 、シアノ、ニトロ、またはヒドロキシルを表す、または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ、この環はスピロ構造を含み;好ましくは、水素、置換もしくは非置換の(C1−C20)アルキル、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−NR 36 37 、または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ、この環はスピロ構造を含むことができ;より好ましくは、水素、非置換(C1−C10)アルキル、非置換もしくはジ(C6−C18)アリールアミノで置換された(C6−C18)アリール、または−NR 36 37 、または隣接する置換基に結合して非置換の環を形成することができ、この環はスピロ構造を含むことができる。本開示の一実施形態によると、R 11 〜R 35 は水素を表すことができ;R 11 、R 12 、R 14 〜R 17 、R 22 〜R 28 、およびR 30 〜R 35 は、それぞれ独立して、別の隣接するR 11 、R 12 、R 14 〜R 17 、R 22 〜R 28 、およびR 30 〜R 35 と縮合して、置換もしくは非置換のベンゼン環を形成することができる。たとえば、R 13 およびR 17 は、それぞれ独立して、ビフェニルを表すことができ;R 17 は、ジフェニルアミノで置換されたフェニルを表すことができ;2つの隣接するR 16 は互いに縮合して非置換のベンゼン環を形成することができ;R 18 およびR 19 は、それぞれ独立して、メチル、フェニル、またはトリフェニレニルを表すことができ、互いに同じ場合も異なる場合もあり;R 21 およびR 22 は、それぞれ独立して、メチルを表すことができ;R 28 およびR 29 は、それぞれ独立して、メチルまたはフェニルを表すことができ、互いに同じ場合も異なる場合もあり;R 18 およびR 19 、またはR 20 およびR 21 は互いに結合して、スピロ構造、たとえば、スピロ[フルオレン−フルオレン]またはスピロ[フルオレン−ベンゾフルオレン]を形成することができる。
ここで、R 〜R 10 およびR 36 〜R 42 は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、シアノ、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(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(3〜7員)ヘテロシクロアルキル、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、または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ;好ましくは、水素、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、非置換または(C1−C10)アルキルで置換された(C6−C18)アリール。本開示の一実施形態によると、R 36 およびR 37 、それぞれ独立して、フェニル、ナフチルフェニル、ビフェニル、またはジメチルフルオレニルを表すことができる。
上記式中、A 〜A 12 は、それぞれ独立して、NまたはCR 43 を表す。R 43 が複数の場合、それぞれのR 43 は互いに同じ場合も異なる場合もある。R 43 は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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、または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ;好ましくは、水素、ジュウテリウム、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(5〜25員)ヘテロアリール、または2つ以上の隣接するR 43 が互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ;より好ましくは、水素、ジュウテリウム、非置換(C6−C18)アリール、または非置換(5〜18員)ヘテロアリール、または2つ以上の隣接するR 43 が互いに結合して非置換の環を形成することができる。本開示の一実施形態によると、R 43 は、それぞれ独立して、水素、または非置換ピリジンを表すことができる、または2つの隣接するR 43 が互いに結合してベンゼン環を形成することができる。
上記式中、b、c、e、g、h、j、k、m、n、o、q、r、およびsは、それぞれ独立して、1〜4の整数を表し;d、f、p、およびtは、それぞれ独立して、1〜3の整数を表し;iは1〜6の整数を表し;lは1または2を表し;b〜tのそれぞれが2以上の整数である場合、R 11 、R 12 、R 14 〜R 17 、R 22 〜R 28 、およびR 30 〜R 35 のそれぞれは同じ場合も異なる場合もある。
ヘテロアリール(エン)またはヘテロシクロアルキルは、B、N、O、S、Si、およびPから選択される少なくとも1つのヘテロ原子、好ましくは、N、O、およびSから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む。
式1で表される化合物は、以下の化合物によって特に例示することができるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
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Figure 2020510997
Figure 2020510997
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Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
式11を満たすアリールアミン誘導体は、以下の化合物によって特に例示することができるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
本開示による式Iの化合物は、当業者に周知の合成方法によって生成することができる。たとえば、式1の化合物は、以下の反応スキームを参照することによって生成できるが、これらに限定されるものではない。
[反応スキーム1]
Figure 2020510997
[反応スキーム2]
Figure 2020510997
[反応スキーム3]
Figure 2020510997
反応スキーム1〜3において、L、Ar、Y 〜Y 12 、およびaは式1における定義の通りである。
式11で表される化合物は、当業者に周知の合成方法によって生成でき、たとえば、韓国特許出願公開第2014−0104895A号明細書、韓国特許出願公開第2015−0012488A号明細書、韓国特許出願公開第2015−0066202A号明細書、および韓国特許第1476231B号明細書に開示される合成方法を用いて、またはそれらを修正することによって生成することができる。
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、pドープされた正孔注入層を含むことができる。pドープされた正孔注入層はpドーパントでドープされ、pドーパントは、好ましくはpドープされた層中に実質的に均一に分布することができ、これはpドーパントと正孔注入材料とを共堆積することによって実現できる。また、pドーパントは、正孔注入材料を基準として0.01〜50重量%、好ましくは0.1〜20重量%、より好ましくは1〜10重量%の量で含まれてよい。
本開示の一実施形態によるpドーパントは、以下の化合物P−1〜P−7の少なくとも1つを含むことができる。
Figure 2020510997
上記式中、T 〜T 38 は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、置換もしくは非置換のフッ化(C1−C50)アルキル、シアノ、置換もしくは非置換の(C1−C50)アルコキシ、置換もしくは非置換の(C1−C50)アルキル、置換もしくは非置換の(C6−C50)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。上記式中、=Z 〜=Z 11 は、それぞれ独立して、以下の式のいずれか1つによって表すことができる。
Figure 2020510997
上記式中、U およびU は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、置換もしくは非置換のフッ化(C1−C50)アルキル、シアノ、置換もしくは非置換の(C1−C50)アルコキシ、置換もしくは非置換の(C1−C50)アルキル、置換もしくは非置換の(C6−C50)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。U 〜U は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のフッ化(C1−C50)アルキレン、置換もしくは非置換の(C1−C50)アルキレン、置換もしくは非置換の(C6−C50)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す。
pドーパントは、以下の化合物によって特に例示することができるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2020510997
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスの発光層中に含まれるドーパントは、少なくとも1つリン光または蛍光ドーパントであってよく、好ましくは少なくとも1つのリン光ドーパントである。本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスに使用されるリン光ドーパント材料は、特に限定されないが、好ましくはイリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)、および白金(Pt)の金属化錯化合物から選択することができ、より好ましくはイリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)、および白金(Pt)のオルトメタル化化合物から選択することができ、さらにより好ましくはオルトメタル化イリジウム錯化合物から選択することができる。
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスの発光層中に含まれるドーパントは、以下の式101で表される化合物を含むことができるが、これに限定されるものではない。
Figure 2020510997
式101、Lは、以下の構造1および2:
Figure 2020510997
(式中、R 100 〜R 103 、およびR 104 〜R 107 は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、非置換、もしくはハロゲンおよび/またはジュウテリウムで置換された(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、置換もしくは非置換の(C6−C30)アリール、シアノ、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(C1−C30)アルコキシを表す;またはR 100 〜R 103 は隣接するR 100 〜R 103 に結合して置換もしくは非置換の縮合環、たとえば、置換もしくは非置換の、キノリン、ベンゾフロピリジン、ベンゾチエノピリジン、インデノピリジン、ベンゾフロキノリン、ベンゾチエノキノリン、またはインデノキノリンの環を形成することができ;R 104 〜R 107 は隣接するR 104 〜R 107 に結合して置換もしくは非置換の縮合環、たとえば、置換もしくは非置換の、ナフチル、フルオレン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、インデノピリジン、ベンゾフロピリジン、またはベンゾチエノピリジンの環を形成することができ;
201 〜R 211 は、それぞれ独立して水素、ジュウテリウム、ハロゲン、非置換、もしくはハロゲンおよび/またはジュウテリウムで置換された(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)アリールを表す;または隣接するR 201 〜R 211 に結合して置換もしくは非置換の縮合環を形成することができ;
nは1〜3の整数を表す)から選択される。
ドーパント化合物の具体例は以下の通りであるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスを使用することによって、表示装置、たとえば、スマートフォン、タブレット、ノートブック、PC、TV、もしくは車の表示装置;または照明装置、たとえば、屋外もしくは屋内の照明装置を製造することができる。
本開示の有機エレクトロルミネッセンスデバイスは、本開示の一実施形態の説明を意図しており、本開示の限定を意味するものでは決してない。本開示は別の形態で具体化することができる。本開示は別の形態で具体化することができる。
本開示のHOMOエネルギー準位は、Gaussian,Inc.のGaussian 03プログラムにおいて密度関数理論(DFT)を用いることによって求めた。特に、本開示のデバイス例および比較例におけるHOMOおよびLUMOエネルギー準位は、B3LYP/6−31g のレベルにおいてすべての可能性のある異性体構造を構造的に最適化した後の異性体の計算エネルギーを比較することによって最低エネルギーを有する構造から導き出した。
以降で、発光層中に式1の化合物を含み、正孔輸送ゾーン中に特定のHOMOエネルギー準位を有するアリールアミン誘導体を含むことによって、OLEDデバイスの効率を改善できるかどうかが説明される。しかし、以下の例は、詳細な理解のために本開示によるOLEDデバイスの性質を単に説明しているだけであり、以下の例によって本開示が限定されるものではない。
デバイス例1〜27:本開示によるOLEDデバイスの製造
本開示によるOLEDデバイスを製造した。OLEDデバイス用のガラス基板上の透明電極のインジウムスズ酸化物(ITO)薄膜(10Ω/sq)(ジオマテック株式会社、日本)に対して、アセトンおよびイソプロピルアルコールを順次使用して超音波洗浄を行い、次にイソプロピルアルコール中に保管した。次に、このITO基板を真空蒸着装置の基板ホルダー上に搭載した。真空蒸着装のセル中に化合物HI−1を導入し、次に装置のチャンバー中の圧力を10 −6 torrに制御した。その後、セルに電流を印加して、導入した上記材料を蒸発させ、それによってITO基板上に90nmの第1の正孔注入層を形成した。次に、真空蒸着装置の別のセル中に化合物HI−2を導入し、セルに電流を印加することによって導入した材料を蒸発させ、それによって第1の正孔注入層の上に厚さ5nmの第2の正孔注入層を形成した。次に真空蒸着装置のセル中に化合物HT−2−46を導入し、セルに電流を印加することによって蒸発させ、それによって第2の正孔注入層の上に厚さ10nmの第1の正孔輸送層を形成した。次に、真空蒸着装置の別のセル中に、表1中に示される第2の正孔輸送層の化合物を導入し、セルに電流を印加することによって蒸発させ、それによって第1の正孔輸送層の上に厚さ60nmの第2の正孔輸送層(補助層)を形成した。正孔注入層および正孔輸送層の形成後、その上に発光層を以下のようにして形成した:真空蒸着装置の一方のセル中に表1中に示されるホスト材料をホストとして導入し、別のセル中に化合物D−39をドーパントとして導入した。これら2つの材料を蒸発させ、ホストおよびドーパントの量を基準として2重量%のドーピング量でドーパントを堆積して、正孔輸送層の上に厚さ40nmの発光層を形成した。次に、別の2つのセル中に化合物ET−1および化合物EI−1を導入し、1:1の比率で蒸発させて、発光層の上に厚さ35nmの電子輸送層を形成した。電子輸送層上に厚さ2nmの電子注入層として化合物EI−1を堆積した後、別の真空蒸着装置によって厚さの80nmのAlカソードを電子注入層の上に堆積した。このようにして、OLEDデバイスを製造した。
比較例1〜19:本開示によらないOLEDデバイスの製造
以下の表1中に示される化合物を第2の正孔輸送層中に使用し、化合物CBPをホスト中に使用したことを除けば、デバイス例1と同じ方法でOLEDデバイスを製造した。
比較例20:本開示によらないOLEDデバイスの製造
以下の表1中に示される化合物を第2の正孔輸送層中に使用したことを除けば、デバイス例1と同じ方法でOLEDデバイスを製造した。
デバイス例1〜27および比較例1〜20に使用した化合物は以下の通りである。
Figure 2020510997
デバイス例28〜33:本開示によるOLEDデバイスの製造
第1および第2の正孔注入層の代わりに化合物HT−1および化合物HI−2を1:0.03の比率で堆積して厚さ5nmの正孔注入層を形成し、次に化合物HT−1を蒸発させて厚さ100nmの第1の正孔輸送層を形成し、表1中に示される化合物を第2の正孔輸送層中に使用したことを除けば、デバイス例1と同じ方法でOLEDデバイスを製造した。
デバイス例1〜33および比較例1〜20で製造したOLEDデバイスの輝度1,000ニトにおける駆動電圧、発光効率、およびCIE色座標、ならびに寿命(一定電流および輝度5,000ニトにおいて16.6時間後に輝度が100%から低下するパーセント値として測定)以下の表1中に示す。
Figure 2020510997
Figure 2020510997
Figure 2020510997
デバイス例1〜33および比較例1〜20の第2の正孔輸送層中に含まれる化合物のHOMOエネルギー準位を以下の表2中に示す。
Figure 2020510997
上記の表1から、発光層中に本開示の縮合アズレン誘導体化合物を含み、第1の正孔輸送層と発光層との間に本開示の特定のHOMOエネルギー準位を有する化合物を含むことによって、デバイス例1〜33が、比較例よりも低い駆動電圧、高い発光効率、および/または長い寿命を示すことを確認できる。

Claims (10)

  1. 第1の電極と、前記第1の電極に面する第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極との間の発光層と、前記第1の電極と前記発光層との間の正孔輸送ゾーンとを含む有機エレクトロルミネッセンスデバイスであって、前記発光層が以下の式1:
    Figure 2020510997
    (式中、
    X1は、N−L−(Ar)a、S、またはOを表し、
    Lは、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、
    Arは、水素、ジュウテリウム、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、
    Y1〜Y12は、それぞれ独立して、NまたはCR1を表し、
    R1は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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;または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成し、
    aは1〜4の整数を表し、aが2以上の整数である場合、それぞれのArは同じ場合も異なる場合もある)
    で表される化合物を含み;
    前記正孔輸送ゾーンがアリールアミン誘導体を含み、前記アリールアミン誘導体のHOMOエネルギー準位が以下の式11:
    −5.0eV≦HOMO≦−4.65eV (11)
    を満たす、有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  2. L、Ar、およびR1における前記置換アルキル、前記置換アリール(エン)、前記置換ヘテロアリール(エン)、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−もしくはジ−アルキルアミノ、前記置換モノ−もしくはジ−アリールアミノ、前記置換アルキルアリールアミノ、および前記置換された環の置換基が、それぞれ独立して、ジュウテリウム;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(5〜50員)ヘテロアリール;非置換、または(3〜50員)ヘテロアリールで置換された(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;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つである、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  3. 式1中のY1〜Y12の少なくとも1つの隣接する組がCR1であり、CR1の隣接する2つのR1が互いに縮合して、それぞれ独立して、以下の式2〜6:
    Figure 2020510997
    (式中、
    Aは、NまたはCR2を表し;
    R2およびR3は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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;
    Figure 2020510997
    は前記隣接するCR1中のCとR1との間の縮合箇所を表す)のいずれか1つで表される環を形成する、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  4. 前記アリールアミン誘導体が、以下の式11:
    Figure 2020510997
    (式中、
    La〜Lc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、置換もしくは非置換の(3〜30員)ヘテロアリーレン、または置換もしくは非置換の(C3−C30)シクロアルキレンを表し、
    Ar1〜Ar3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(5〜30員)ヘテロアリールを表し、但し、Ar1〜Ar3の少なくとも1つは以下の式:
    Figure 2020510997
    (式中、
    Xは、それぞれ独立して、O、S、NR8、またはCR9R10を表し、
    B環は、置換もしくは非置換のC10アリールを表し、
    ZおよびVは、それぞれ独立して、OまたはSを表し、
    A1〜A12は、それぞれ独立して、NまたはCR43を表し、
    Ld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、
    R11〜R35は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、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(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換の(5〜30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(3〜7員)ヘテロシクロアルキル、置換もしくは非置換の(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、−NR36R37、−SiR38R39R40、−SR41、−OR42、シアノ、ニトロ、またはヒドロキシルを表す、または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ、前記環はスピロ構造を含むことができ、
    R8〜R10およびR36〜R43は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、シアノ、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(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(3〜7員)ヘテロシクロアルキル、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、または隣接する置換基に結合して置換もしくは非置換の環を形成することができ、
    b、c、e、g、h、j、k、m、n、o、q、r、およびsは、それぞれ独立して、1〜4の整数を表し;d、f、p、およびtは、それぞれ独立して、1〜3の整数を表し;iは1〜6の整数を表し;lは1または2を表し;b〜tのそれぞれが2以上の整数である場合、R11、R12、R14〜R17、R22〜R28、およびR30〜R35のそれぞれは同じ場合も異なる場合もある)から選択される)で表される化合物を含む、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  5. La〜Ld、Ar1〜Ar3、およびR8〜R43における前記置換アルキル、前記置換アリール(エン)、前記置換ヘテロアリール(エン)、前記置換シクロアルキル、前記置換ヘテロシクロアルキル、前記置換アリールアルキル、および前記置換された環の置換基が、それぞれ独立して、ジュウテリウム;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(5〜50員)ヘテロアリール;非置換、または(3〜50員)ヘテロアリールで置換された(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;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;および(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4に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  6. 前記アリールアミン誘導体のHOMOエネルギー準位が以下の式12:
    −5.0eV≦HOMO≦−4.70eV (12).
    を満たす、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  7. 前記第1の電極と発光層との間に第1の正孔輸送層、前記第1の正孔輸送層と発光層との間に第2の正孔輸送層を含み、前記第2の正孔輸送層が、フルオレンまたは縮合フルオレンを含むアリールアミン誘導体を含み、前記アリールアミン誘導体のHOMOエネルギー準位が前記式11を満たす、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  8. 式1で表される前記化合物が、以下の化合物:
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  9. 前記アリールアミン誘導体が、以下の化合物:
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    Figure 2020510997
    から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
  10. 前記正孔輸送ゾーンが、pドープされた正孔注入層、正孔輸送層、および発光補助層を含む、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンスデバイス。
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