JP2021527625A - ヘテロ環化合物、これを含む有機発光素子、その製造方法および有機物層用組成物 - Google Patents

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Abstract

本明細書は、化学式１で表されるヘテロ環化合物、これを含む有機発光素子、その製造方法および有機物層用組成物に関する。

Description

本出願は、２０１８年６月１９日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１８−００７０３３１号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
本明細書は、ヘテロ環化合物およびこれを含む有機発光素子に関する。
電界発光素子は自発光型表示素子の一種であって、視野角が広く、コントラストに優れているだけでなく、応答速度が速いという利点がある。
有機発光素子は２つの電極の間に有機薄膜を配置させた構造を持っている。このような構造の有機発光素子に電圧が印加されると、２つの電極から注入された電子と正孔が有機薄膜で結合して対をなした後、消滅しながら光を発する。前記有機薄膜は、必要に応じて単層または多層からなる。
有機薄膜の材料は、必要に応じて発光機能を有することができる。例えば、有機薄膜材料としては、それ自体が単独で発光層を構成できる化合物が使用されてもよく、またはホスト−ドーパント系発光層のホストまたはドーパントの役割を果たす化合物が使用されてもよい。その他にも、有機薄膜の材料として、正孔注入、正孔輸送、電子ブロック、正孔ブロック、電子輸送、電子注入などの役割を果たす化合物が使用されてもよい。
有機発光素子の性能、寿命または効率を向上させるために、有機薄膜の材料の開発が求められ続けている。
本発明は、ヘテロ環化合物、これを含む有機発光素子、その製造方法および有機物層用組成物を提供しようとする。
本出願の一実施態様において、下記化学式１で表されるヘテロ環化合物を提供する。
Figure 2021527625
前記化学式１において、
Ａ１〜Ａ４のうちの１つは、下記化学式３で表され、
Ａ５〜Ａ８のうちの１つは、下記化学式４で表され、
Ａ１〜Ａ８のうちの下記化学式３および４で表される置換基以外の置換基、およびＲ９は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアルキニル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択され、ｐは、０〜４の整数であり、ｐが２以上の場合、２以上のＲ９は、互いに同一または異なり、
Figure 2021527625
Figure 2021527625
前記化学式３および４において、
Ｌ１およびＬ２は、直接結合；置換もしくは非置換のアリーレン基；または置換もしくは非置換のヘテロアリーレン基であり、
Ａｒ１は、置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＮＲＲ’；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であり、
Ｘ１は、ＣＲｘであり、
Ｘ２は、ＣＲｙであり、
前記ＲｘおよびＲｙは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であるか、互いに結合して直接結合を形成し、
Ｒ１〜Ｒ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、または置換もしくは非置換のヘテロ環を形成し、
Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
前記Ａ２が前記化学式３で表される場合、前記Ａ５、Ａ６およびＡ８のうちの１つが前記化学式４で表され、
前記Ａ３が前記化学式３で表される場合、前記Ａ５、Ａ７およびＡ８のうちの１つが前記化学式４で表され、
ｍおよびｎは、０〜５の整数であり、
ｍおよびｎがそれぞれ２以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。
また、本出願の一実施態様において、第１電極と、前記第１電極に対向して備えられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられた１層以上の有機物層とを含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの１層以上は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を含む有機発光素子を提供する。
さらに、本出願の一実施態様は、前記化学式１のヘテロ環化合物を含む有機物層は、下記化学式２で表されるヘテロ環化合物を追加的に含む有機発光素子を提供する。
Figure 2021527625
前記化学式２において、
ＲｃおよびＲｄは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアルキニル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲ１０Ｒ１１Ｒ１２；−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ１０Ｒ１１；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、または置換もしくは非置換のヘテロ環を形成し、
Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
ＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
ｒおよびｓは、０〜７の整数である。
さらに、本出願の他の実施態様は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式２で表されるヘテロ環化合物を含む有機発光素子の有機物層用組成物を提供する。
最後に、本出願の一実施態様は、基板を用意するステップと、前記基板上に第１電極を形成するステップと、前記第１電極上に１層以上の有機物層を形成するステップと、前記有機物層上に第２電極を形成するステップとを含み、前記有機物層を形成するステップは、本出願の一実施態様に係る有機物層用組成物を用いて１層以上の有機物層を形成するステップを含む有機発光素子の製造方法を提供する。
本明細書に記載の化合物は、有機発光素子の有機物層材料として使用できる。前記化合物は、有機発光素子において正孔注入材料、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料、電子注入材料などの役割を果たすことができる。特に、前記化合物が有機発光素子の発光層材料として使用できる。
具体的には、前記化合物は、単独で発光材料として使用されてもよく、発光層のホスト材料またはドーパント材料として使用されてもよい。前記化学式１で表される化合物を有機物層に用いる場合、素子の駆動電圧を低下させ、光効率を向上させ、化合物の熱的安定性によって素子の寿命特性を向上させることができる。
特に、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式２で表されるヘテロ環化合物は、同時に有機発光素子の発光層の材料として使用できる。この場合、素子の駆動電圧を低下させ、光効率を向上させ、化合物の熱的安定性によって素子の寿命特性を特に向上させることができる。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。 本出願の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。 本出願の一実施態様に係る有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。
以下、本出願について詳しく説明する。
前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は水素原子の置換される位置、すなわち置換基が置換可能な位置であれば限定せず、２以上置換される場合、２以上の置換基は、互いに同一または異なっていてもよい。
本明細書において、前記ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素であってもよい。
本明細書において、前記アルキル基は、炭素数１〜６０の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルキル基の炭素数は１〜６０、具体的には１〜４０、さらに具体的には１〜２０であってもよい。具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、１−メチル−ブチル基、１−エチル−ブチル基、ペンチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ヘキシル基、ｎ−ヘキシル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、４−メチル−２−ペンチル基、３，３−ジメチルブチル基、２−エチルブチル基、ヘプチル基、ｎ−ヘプチル基、１−メチルヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、オクチル基、ｎ−オクチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、１−メチルヘプチル基、２−エチルヘキシル基、２−プロピルペンチル基、ｎ−ノニル基、２，２−ジメチルヘプチル基、１−エチル−プロピル基、１，１−ジメチル−プロピル基、イソヘキシル基、２−メチルペンチル基、４−メチルヘキシル基、５−メチルヘキシル基などがあるが、これらのみに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルケニル基は、炭素数２〜６０の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルケニル基の炭素数は２〜６０、具体的には２〜４０、さらに具体的には２〜２０であってもよい。具体例としては、ビニル基、１−プロペニル基、イソプロペニル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基、３−ブテニル基、１−ペンテニル基、２−ペンテニル基、３−ペンテニル基、３−メチル−１−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、アリル基、１−フェニルビニル−１−イル基、２−フェニルビニル−１−イル基、２，２−ジフェニルビニル−１−イル基、２−フェニル−２−（ナフチル−１−イル）ビニル−１−イル基、２，２−ビス（ジフェニル−１−イル）ビニル−１−イル基、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記アルキニル基は、炭素数２〜６０の直鎖もしくは分枝鎖を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。前記アルキニル基の炭素数は２〜６０、具体的には２〜４０、さらに具体的には２〜２０であってもよい。
本明細書において、アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜２０のものが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、イソプロポキシ、ｉ−プロピルオキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｎ−ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ｎ−ヘキシルオキシ、３，３−ジメチルブチルオキシ、２−エチルブチルオキシ、ｎ−オクチルオキシ、ｎ−ノニルオキシ、ｎ−デシルオキシ、ベンジルオキシ、ｐ−メチルベンジルオキシなどになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記シクロアルキル基は、炭素数３〜６０の単環または多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、シクロアルキル基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、シクロアルキル基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記シクロアルキル基の炭素数は３〜６０、具体的に３〜４０、さらに具体的には５〜２０であってもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、３−メチルシクロペンチル基、２，３−ジメチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、３−メチルシクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、２，３−ジメチルシクロヘキシル基、３，４，５−トリメチルシクロヘキシル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記ヘテロシクロアルキル基は、ヘテロ原子としてＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｎ、またはＳｉを含み、炭素数２〜６０の単環または多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、ヘテロシクロアルキル基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、ヘテロシクロアルキル基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記ヘテロシクロアルキル基の炭素数は２〜６０、具体的には２〜４０、さらに具体的には３〜２０であってもよい。
本明細書において、前記アリール基は、炭素数６〜６０の単環または多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、多環とは、アリール基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、アリール基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記アリール基は、スピロ基を含む。前記アリール基の炭素数は６〜６０、具体的には６〜４０、さらに具体的には６〜２５であってもよい。前記アリール基の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、トリフェニル基、ナフチル基、アントリル基、クリセニル基、フェナントレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、フェナレニル基、ピレニル基、テトラセニル基、ペンタセニル基、フルオレニル基、インデニル基、アセナフチレニル基、ベンゾフルオレニル基、スピロビフルオレニル基、２，３−ジヒドロ−１Ｈ−インデニル基、これらの縮合環基などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
本明細書において、シリル基は、Ｓｉを含み、前記Ｓｉ原子がラジカルとして直接連結される置換基であり、−ＳｉＲ１０４Ｒ１０５Ｒ１０６で表され、Ｒ１０４〜Ｒ１０６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；アルキル基；アルケニル基；アルコキシ基；シクロアルキル基；アリール基；およびヘテロ環基のうちの少なくとも１つからなる置換基であってもよい。シリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記フルオレニル基は置換されていてもよいし、隣接した置換基が互いに結合して環を形成してもよい。
前記フルオレニル基が置換される場合、下記の構造のいずれか１つになってもよいが、これに限定されるものではない。
Figure 2021527625
本明細書において、前記ヘテロアリール基は、ヘテロ原子としてＳ、Ｏ、Ｓｅ、Ｎ、またはＳｉを含み、炭素数２〜６０の単環または多環を含み、他の置換基によって追加的に置換されていてもよい。ここで、前記多環とは、ヘテロアリール基が他の環基と直接連結または縮合された基を意味する。ここで、他の環基とは、ヘテロアリール基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基などであってもよい。前記ヘテロアリール基の炭素数は２〜６０、具体的には２〜４０、さらに具体的には３〜２５であってもよい。前記ヘテロアリール基の具体例としては、ピリジル基、ピロリル基、ピリミジル基、ピリダジニル基、フラニル基、チオフェン基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、イソキサゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、トリアゾリル基、フラザニル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ジチアゾリル基、テトラゾリル基、ピラニル基、チオピラニル基、ジアジニル基、オキサジニル基、チアジニル基、ジオキシニル基、トリアジニル基、テトラジニル基、キノリル基、イソキノリル基、キナゾリニル基、イソキナゾリニル基、キノゾリリル基、ナフチリジル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、イミダゾピリジニル基、ジアザナフタレニル基、トリアザインデン基、インドリル基、インドリジニル基、ベンゾチアゾリル基、ベンズオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチオフェン基、ベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、ジベンゾフラン基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、フェナジニル基、ジベンゾシロール基、スピロビ（ジベンゾシロール）、ジヒドロフェナジニル基、フェノキサジニル基、フェナントリジル基、イミダゾピリジニル基、チエニル基、インドロ［２，３−ａ］カルバゾリル基、インドロ［２，３−ｂ］カルバゾリル基、インドリニル基、１０，１１−ジヒドロ−ジベンゾ［ｂ，ｆ］アゼピン基、９，１０−ジヒドロアクリジニル基、フェナントラジニル基、フェノチアチアジニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、ベンゾ［ｃ］［１，２，５］チアジアゾリル基、５，１０−ジヒドロジベンゾ［ｂ，ｅ］［１，４］アザシリニル、ピラゾロ［１，５−ｃ］キナゾリニル基、ピリド［１，２−ｂ］インダゾリル基、ピリド［１，２−ａ］イミダゾ［１，２−ｅ］インドリニル基、５，１１−ジヒドロインデノ［１，２−ｂ］カルバゾリル基などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
本明細書において、前記アミン基は、モノアルキルアミン基；モノアリールアミン基；モノヘテロアリールアミン基；−ＮＨ２；ジアルキルアミン基；ジアリールアミン基；ジヘテロアリールアミン基；アルキルアリールアミン基；アルキルヘテロアリールアミン基；およびアリールヘテロアリールアミン基からなる群より選択されてもよいし、炭素数は特に限定されないが、１〜３０のものが好ましい。前記アミン基の具体例としては、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、ジビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、９−メチル−アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基、ビフェニルナフチルアミン基、フェニルビフェニルアミン基、ビフェニルフルオレニルアミン基、フェニルトリフェニレニルアミン基、ビフェニルトリフェニレニルアミン基などがあるが、これらのみに限定されるものではない。
本明細書において、アリーレン基は、アリール基に結合位置が２つあるもの、すなわち２価の基を意味する。これらは、それぞれ２価の基であることを除けば、前述したアリール基の説明が適用可能である。また、ヘテロアリーレン基は、ヘテロアリール基に結合位置が２つあるもの、すなわち２価の基を意味する。これらは、それぞれ２価の基であることを除けば、前述したヘテロアリール基の説明が適用可能である。
本明細書において、ホスフィンオキシド基は、具体的には、ジフェニルホスフィンオキシド基、ジナフチルホスフィンオキシドなどがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、「隣接した」基は、当該置換基が置換された原子と直接連結された原子に置換された置換基、当該置換基と立体構造的に最も近く位置した置換基、または当該置換基が置換された原子に置換された他の置換基を意味することができる。例えば、ベンゼン環におけるオルト（ｏｒｔｈｏ）位に置換された２つの置換基、および脂肪族環における同一炭素に置換された２つの置換基は、互いに「隣接した」基と解釈されてもよい。
本明細書において、前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は水素原子の置換される位置すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定せず、２以上置換される場合、２以上の置換基は、互いに同一または異なっていてもよい。
本明細書において、「置換もしくは非置換」とは、Ｃ１〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル；Ｃ２〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルケニル；Ｃ２〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキニル；Ｃ３〜Ｃ６０の単環または多環のシクロアルキル；Ｃ２〜Ｃ６０の単環または多環のヘテロシクロアルキル；Ｃ６〜Ｃ６０の単環または多環のアリール；Ｃ２〜Ｃ６０の単環または多環のヘテロアリール；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；Ｃ１〜Ｃ２０のアルキルアミン；Ｃ６〜Ｃ６０の単環または多環のアリールアミン；およびＣ２〜Ｃ６０の単環または多環のヘテロアリールアミンからなる群より選択された１以上の置換基で置換もしくは非置換であるか、前記例示された置換基の中から選択された２以上の置換基が連結された置換基で置換もしくは非置換であることを意味する。
本出願の一実施態様において、前記化学式１で表される化合物を提供する。
前記化学式２において、
Figure 2021527625
は、前記化学式１のＡ１〜Ａ４のうちの１つと連結される部分を意味する。
前記化学式３において、
Figure 2021527625
は、前記化学式１のＡ５〜Ａ８のうちの１つと連結される部分を意味する。
本出願の一実施態様において、前記化学式３は、下記化学式５または６で表されてもよい。
Figure 2021527625
Figure 2021527625
前記化学式５および６において、
Ｒ１〜Ｒ８、Ｌ２およびｎの定義は、前記化学式３における定義と同じであり、
ＲｍおよびＲｎは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記ＲｍおよびＲｎは、水素であってもよい。
本出願の一実施態様において、ＲｘおよびＲｙは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であるか、互いに結合して直接結合を形成してもよい。
他の実施態様において、前記ＲｘおよびＲｙは、水素であるか、互いに結合して直接結合を形成してもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ｌ１およびＬ２は、直接結合；置換もしくは非置換のアリーレン基；または置換もしくは非置換のヘテロアリーレン基であってもよい。
他の実施態様において、前記Ｌ１およびＬ２は、直接結合；置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリーレン基；または置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ６０のヘテロアリーレン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｌ１およびＬ２は、直接結合；置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリーレン基；または置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリーレン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｌ１およびＬ２は、直接結合；Ｃ６〜Ｃ４０のアリーレン基；またはＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリーレン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｌ１およびＬ２は、直接結合；Ｃ６〜Ｃ２０のアリーレン基；またはＣ２〜Ｃ２０のヘテロアリーレン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｌ１およびＬ２は、直接結合；フェニレン基；ビフェニレン基；ナフチレン基；または２価のピリジン基であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ｌ２は、直接結合であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ａ１〜Ａ８のうちの下記化学式２および３で表される置換基以外の置換基、およびＲ９は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアルキニル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されてもよい。
他の実施態様において、前記Ａ１〜Ａ８のうちの下記化学式２および３で表される置換基以外の置換基、およびＲ９は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されてもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ａ１〜Ａ８のうちの下記化学式２および３で表される置換基以外の置換基、およびＲ９は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ６０のアルキル基；置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ６０のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ６０のアルキル基、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、または置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ６０のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されてもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ａ１〜Ａ８のうちの下記化学式２および３で表される置換基以外の置換基、およびＲ９は、水素であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ｒ１〜Ｒ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、または置換もしくは非置換のヘテロ環を形成してもよい。
他の実施態様において、前記Ｒ１〜Ｒ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、または置換もしくは非置換のヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ１〜Ｒ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ６０のヘテロアリール基；および置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０の芳香族炭化水素環、または置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ６０のヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ１〜Ｒ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基；および置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０の芳香族炭化水素環、または置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ１〜Ｒ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；Ｃ１〜Ｃ４０のアルキル基で置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基で置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基；およびＣ６〜Ｃ４０のアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合してＣ１〜Ｃ４０のアルキル基で置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０の芳香族炭化水素環、またはＣ６〜Ｃ４０のアリール基で置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロ環を形成してもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ１〜Ｒ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；フェニル基；ナフチル基；トリフェニレニル基；ジメチルフルオレニル基；ジベンゾチオフェン基；ジベンゾフラン基；フェニル基で置換もしくは非置換のカルバゾール基；およびフェニル基で置換もしくは非置換のベンゾ［ｃ］カルバゾール基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合してベンゼン環；メチル基で置換もしくは非置換のインデン環；フェニル基で置換もしくは非置換のインドール環；ベンゾフラン環；またはベンゾチオフェン環を形成してもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ａｒ１は、置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＮＲＲ’；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であってもよい。
他の実施態様において、前記Ａｒ１は、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ６０のヘテロアリール基；−ＮＲＲ’；または−ＳｉＲＲ’Ｒ”であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ａｒ１は、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基；−ＮＲＲ’；または−ＳｉＲＲ’Ｒ”であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ａｒ１は、Ｃ６〜Ｃ４０のアルキル基で置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基およびＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基からなる群より選択される１以上の置換基で置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基；−ＮＲＲ’；または−ＳｉＲＲ’Ｒ”であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ａｒ１は、フェニル基；ジメチルフルオレニル基；トリフェニレニル基；フェニル基で置換もしくは非置換のピリジン基；フェニル基で置換もしくは非置換のピリミジン基；フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、ジメチルフルオレン基、トリフェニレニル基、ジベンゾチオフェン基、およびジベンゾフラン基からなる群より選択される１以上の置換基で置換もしくは非置換のトリアジン基；フェナントロリン基；フェニル基で置換もしくは非置換のベンゾイミダゾール基；フェニル基で置換もしくは非置換のキノール基；フェニル基で置換もしくは非置換のキナゾリン基；ジベンゾフラン基；ジベンゾチオフェン基；フェニル基で置換もしくは非置換のベンゾ［４．５］チエノ［３，２−ｄ］ピリミジン基；カルバゾール基；フェニル基で置換もしくは非置換のベンゾフロ［３，２−ｄ］ピリミジン基；ジフェニルアミン基；またはジビフェニルアミン基であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であってもよい。
他の実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様において、前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、フェニル基；またはビフェニル基であってもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ａ２が前記化学式３で表される場合、前記Ａ５は、前記化学式４で表されてもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ａ２が前記化学式３で表される場合、前記Ａ６は、前記化学式４で表されてもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ａ２が前記化学式３で表される場合、前記Ａ８は、前記化学式４で表されてもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ａ３が前記化学式３で表される場合、前記Ａ５は、前記化学式４で表されてもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ａ３が前記化学式３で表される場合、前記Ａ７は、前記化学式４で表されてもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ａ３が前記化学式３で表される場合、前記Ａ８は、前記化学式４で表されてもよい。
本出願の一実施態様において、前記化学式１は、下記化学式７〜１４のいずれか１つで表されてもよい。
Figure 2021527625
Figure 2021527625
Figure 2021527625
Figure 2021527625
Figure 2021527625
Figure 2021527625
Figure 2021527625
Figure 2021527625
前記化学式７〜１４において、
Ｌ１、Ｌ２、Ａｒ１、Ｘ１、Ｘ２、Ｒ１〜Ｒ９、ｐ、ｍおよびｎの定義は、前記化学式１、３および４における定義と同じである。
本出願の一実施態様において、前記化学式１は、下記の化合物のいずれか１つで表されるヘテロ環化合物を提供する。
Figure 2021527625
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Figure 2021527625

Figure 2021527625

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また、前記化学式１の構造に多様な置換基を導入することにより、導入された置換基固有の特性を有する化合物を合成することができる。例えば、有機発光素子の製造時、使用される正孔注入層物質、正孔輸送層物質、発光層物質、電子輸送層物質、および電荷生成層物質に主に使用される置換基を前記コア構造に導入することにより、各有機物層で要求する条件を満たす物質を合成することができる。
さらに、前記化学式１の構造に多様な置換基を導入することにより、エネルギーバンドギャップを微細調節可能にし、一方で、有機物の間における界面での特性を向上させ、物質の用途を多様化することができる。
一方、前記化合物は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高くて熱的安定性に優れている。このような熱的安定性の増加は、素子に駆動安定性を提供する重要な要因となる。
また、本出願の一実施態様において、第１電極と、前記第１電極に対向して備えられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられた１層以上の有機物層とを含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの１層以上は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を含む有機発光素子を提供する。
本出願の一実施態様において、前記第１電極は、陽極であってもよく、前記第２電極は、陰極であってもよい。
他の実施態様において、前記第１電極は、陰極であってもよく、前記第２電極は、陽極であってもよい。
前記化学式１で表されるヘテロ環化合物に関する具体的な内容は、上述したものと同じである。
本発明の有機発光素子は、前述したヘテロ環化合物を用いて１層以上の有機物層を形成することを除けば、通常の有機発光素子の製造方法および材料によって製造できる。
前記ヘテロ環化合物は、有機発光素子の製造時、真空蒸着法のみならず、溶液塗布法によって有機物層に形成される。ここで、溶液塗布法とは、スピンコーティング、ディップコーティング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレー法、ロールコーティングなどを意味するが、これらのみに限定されるものではない。
本発明の有機発光素子の有機物層は、単層構造からなってもよいが、２層以上の有機物層が積層された多層構造からなってもよい。例えば、本発明の有機発光素子は、有機物層として、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを含む構造を有することができる。しかし、有機発光素子の構造はこれに限定されず、より少数の有機物層を含んでもよい。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物を含む有機物層は、下記化学式２で表されるヘテロ環化合物を追加的に含む有機発光素子を提供する。
Figure 2021527625
前記化学式２において、
ＲｃおよびＲｄは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアルキニル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲ１０Ｒ１１Ｒ１２；−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ１０Ｒ１１；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、または置換もしくは非置換のヘテロ環を形成し、
Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
ＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
ｒおよびｓは、０〜７の整数である。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式２のＲｃおよびＲｄは、水素であってもよい。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式２のＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であってもよい。
他の実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式２のＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；または置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のヘテロアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式２のＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキル基、Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基、−ＣＮおよび−ＳｉＲ１０Ｒ１１Ｒ１２からなる群より選択される１以上の置換基で置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；またはＣ６〜Ｃ４０のアリール基およびＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基からなる群より選択される１以上の置換基で置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基であってもよい。
さらに他の実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式２のＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、フェニル基、−ＣＮまたは−ＳｉＲ１０Ｒ１１Ｒ１２で置換もしくは非置換のフェニル基；フェニル基で置換もしくは非置換のビフェニル基；ナフチル基；メチル基またはフェニル基で置換もしくは非置換のフルオレン基；スピロビフルオレン基；フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、ジメチルフルオレン基、ジベンゾチオフェン基、およびジベンゾフラン基からなる群より選択される１以上の置換基で置換もしくは非置換のジベンゾチオフェン基；またはトリフェニレン基であってもよい。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式２のＲ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、フェニル基であってもよい。
前記化学式１の化合物および前記化学式２の化合物を有機発光素子の有機物層に含む場合、より優れた効率および寿命効果を示す。この結果は、２つの化合物を同時に含む場合、エキサイプレックス（ｅｘｃｉｐｌｅｘ）現象が起こることを予想することができる。
前記エキサイプレックス（ｅｘｃｉｐｌｅｘ）現象は、２分子間の電子交換でｄｏｎｏｒ（ｐ−ｈｏｓｔ）のＨＯＭＯ ｌｅｖｅｌ、ａｃｃｅｐｔｏｒ（ｎ−ｈｏｓｔ）ＬＵＭＯ ｌｅｖｅｌの大きさのエネルギーを放出する現象である。２分子間のエキサイプレックス（ｅｘｃｉｐｌｅｘ）現象が起こると、Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｉｎｔｅｒｓｙｓｔｅｍ Ｃｒｏｓｓｉｎｇ（ＲＩＳＣ）が起こり、これによって蛍光の内部量子効率が１００％まで上昇できる。正孔輸送能力の良いｄｏｎｏｒ（ｐ−ｈｏｓｔ）と電子輸送能力の良いａｃｃｅｐｔｏｒ（ｎ−ｈｏｓｔ）が発光層のホストとして用いられる場合、正孔はｐ−ｈｏｓｔに注入され、電子はｎ−ｈｏｓｔに注入されるため、駆動電圧を低下させることができ、それによって寿命の向上に役立つことができる。
本出願の一実施態様において、前記化学式２は、下記化学式１５〜２２のいずれか１つで表されてもよい。
Figure 2021527625
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Figure 2021527625
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前記化学式１５〜２２において、
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、ｒおよびｓの定義は、前記化学式２における定義と同じである。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式２は、下記のヘテロ環化合物のいずれか１つで表されてもよい。
Figure 2021527625
Figure 2021527625

Figure 2021527625

Figure 2021527625

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また、本出願の他の実施態様は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式２で表されるヘテロ環化合物を含む有機発光素子の有機物層用組成物を提供する。
前記化学式１で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式２で表されるヘテロ環化合物に関する具体的な内容は、上述したものと同じである。
前記組成物内の前記化学式１で表されるヘテロ環化合物：前記化学式２で表されるヘテロ環化合物の重量比は、１：１０〜１０：１であってもよく、１：８〜８：１であってもよく、１：５〜５：１であってもよいし、１：２〜２：１であってもよいが、これのみに限定されるものではない。
前記組成物は、有機発光素子の有機物の形成時に用いることができ、特に、発光層のホスト形成時により好ましく用いることができる。
本出願の一実施態様において、前記有機物層は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式２で表されるヘテロ環化合物を含み、燐光ドーパントと共に使用可能である。
本出願の一実施態様において、前記有機物層は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物、および前記化学式２で表されるヘテロ環化合物を含み、イリジウム系ドーパントと共に使用可能である。
前記燐光ドーパント材料としては、当技術分野で知られているものを用いることができる。
例えば、ＬＬ’ＭＸ’、ＬＬ’Ｌ”Ｍ、ＬＭＸ’Ｘ”、Ｌ２ＭＸ’およびＬ３Ｍで表される燐光ドーパント材料を用いることができるが、これらの例によって本発明の範囲が限定されるものではない。
ここで、Ｌ、Ｌ’、Ｌ”、Ｘ’およびＸ”は、互いに異なる二座配位子で、Ｍは、八面体形錯体を形成する金属である。
Ｍは、イリジウム、白金、オスミウムなどになってもよい。
Ｌは、ｓｐ２炭素およびヘテロ原子によって前記イリジウム系ドーパントとしてＭに配位される陰イオン性二座配位子であり、Ｘは、電子または正孔をトラップする機能を果たすことができる。Ｌの非限定的な例としては、２−（１−ナフチル）ベンゾオキサゾール、（２−フェニルベンゾオキサゾール）、（２−フェニルベンゾチアゾール）、（２−フェニルベンゾチアゾール）、（７，８−ベンゾキノリン）、（チオフェン基ピリジン）、フェニルピリジン、ベンゾチオフェン基ピリジン、３−メトキシ−２−フェニルピリジン、チオフェン基ピリジン、トリルピリジンなどがある。Ｘ’およびＸ”の非限定的な例としては、アセチルアセトネート（ａｃａｃ）、ヘキサフルオロアセチルアセトネート、サリチリデン、ピコリネート、８−ヒドロキシキノリネートなどがある。
さらに具体的な例を下記に表示するが、これらの例のみに限定されるものではない。
Figure 2021527625
本出願の一実施態様において、前記イリジウム系ドーパントとしては、緑色燐光ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）３が使用できる。
本出願の一実施態様において、前記ドーパントの含有量は、発光層全体を基準として１％〜１５％、好ましくは３％〜１０％、さらに好ましくは５％〜１０％の含有量を有することができる。
本発明の有機発光素子において、前記有機物層は、電子注入層または電子輸送層を含み、前記電子注入層または電子輸送層は、前記ヘテロ環化合物を含むことができる。
他の有機発光素子において、前記有機物層は、電子阻止層または正孔阻止層を含み、前記電子阻止層または正孔阻止層は、前記ヘテロ環化合物を含むことができる。
さらに他の有機発光素子において、前記有機物層は、電子輸送層、発光層、または正孔阻止層を含み、前記電子輸送層、発光層、または正孔阻止層は、前記ヘテロ環化合物を含むことができる。
本発明の有機発光素子は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、電子ブロック層、および正孔ブロック層からなる群より選択される１層または２層以上をさらに含んでもよい。
図１〜図３に本出願の一実施態様に係る有機発光素子の電極と有機物層の積層順序を例示した。しかし、これらの図によって本出願の範囲が限定されることを意図したわけではなく、当技術分野で知られている有機発光素子の構造が本出願にも適用可能である。
図１によれば、基板１００上に、陽極２００、有機物層３００、および陰極４００が順次に積層された有機発光素子が示される。しかし、このような構造のみに限定されるものではなく、図２のように、基板上に、陰極、有機物層、および陽極が順次に積層された有機発光素子が実現されてもよい。
図３は、有機物層が多層の場合を例示するものである。図３による有機発光素子は、正孔注入層３０１、正孔輸送層３０２、発光層３０３、正孔阻止層３０４、電子輸送層３０５、および電子注入層３０６を含む。しかし、このような積層構造によって本出願の範囲が限定されるものではなく、必要に応じて、発光層を除いた残りの層は省略されてもよく、必要な他の機能層がさらに追加可能である。
本出願の一実施態様において、基板を用意するステップと、前記基板上に第１電極を形成するステップと、前記第１電極上に１層以上の有機物層を形成するステップと、前記有機物層上に第２電極を形成するステップとを含み、前記有機物層を形成するステップは、本出願の一実施態様に係る有機物層用組成物を用いて１層以上の有機物層を形成するステップを含む有機発光素子の製造方法を提供する。
本出願の一実施態様において、前記有機物層を形成するステップは、前記化学式１のヘテロ環化合物および前記化学式２のヘテロ環化合物を予備混合（ｐｒｅ−ｍｉｘｅｄ）して、熱真空蒸着方法を利用して形成する有機発光素子の製造方法を提供する。
前記予備混合（ｐｒｅ−ｍｉｘｅｄ）は、前記化学式１のヘテロ環化合物および前記化学式２のヘテロ環化合物を有機物層に蒸着する前、先に材料を混ぜて１つの供源に入れて混合することを意味する。
予備混合された材料は、本出願の一実施態様に係る有機物層用組成物として言及される。
前記化学式１を含む有機物層は、必要に応じて他の物質を追加的に含んでもよい。
前記化学式１および前記化学式２を同時に含む有機物層は、必要に応じて他の物質を追加的に含んでもよい。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子において、前記化学式１または前記化学式２の化合物以外の材料を下記に例示するが、これらは例示のためのものに過ぎず、本出願の範囲を限定するためのものではなく、当技術分野で公知の材料に代替可能である。
陽極材料としては、比較的仕事関数の大きい材料を用いることができ、透明導電性酸化物、金属または導電性高分子などを用いることができる。前記陽極材料の具体例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属、またはこれらの合金；亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような金属酸化物；ＺｎＯ：ＡｌまたはＳｎＯ２：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］（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あるが、これらのみに限定されるものではない。
陰極材料としては、比較的仕事関数の低い材料を用いることができ、金属、金属酸化物または導電性高分子などを用いることができる。前記陰極材料の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属、またはこれらの合金；ＬｉＦ／ＡｌまたはＬｉＯ２／Ａｌのような多層構造の物質などがあるが、これらのみに限定されるものではない。
正孔注入材料としては、公知の正孔注入材料を用いることもできるが、例えば、米国特許第４，３５６，４２９号に開示された銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物または文献［Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ，６，ｐ．６７７（１９９４）］に記載されているスターバースト型アミン誘導体類、例えば、トリス（４−カルバゾイル−９−イルフェニル）アミン（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリ［フェニル（ｍ−トリル）アミノ］トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［４−（３−メチルフェニルフェニルアミノ）フェニル］ベンゼン（ｍ−ＭＴＤＡＰＢ）、溶解性のある導電性高分子であるポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｄｏｄｅｃｙｌｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）またはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）（Ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）／Ｐｏｌｙ（４−ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ））、ポリアニリン／カンファースルホン酸（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｃａｍｐｈｏｒ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）またはポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホネート）（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｐｏｌｙ（４−ｓｔｙｒｅｎｅ−ｓｕｌｆｏｎａｔｅ））などを用いることができる。
正孔輸送材料としては、ピラゾリン誘導体、アリールアミン系誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などが使用可能であり、低分子または高分子材料が使用されてもよい。
電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよびその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体などが使用可能であり、低分子物質だけでなく、高分子物質が使用されてもよい。
電子注入材料としては、例えば、ＬｉＦが当業界で代表的に使用されるが、本出願がこれに限定されるものではない。
発光材料としては、赤色、緑色、または青色発光材料が使用可能であり、必要な場合、２以上の発光材料を混合して用いることができる。この時、２以上の発光材料を個別的な供給源として蒸着して用いるか、予備混合して１つの供給源として蒸着して用いることができる。また、発光材料として蛍光材料を用いてもよいが、燐光材料として用いてもよい。発光材料としては、単独として陽極と陰極からそれぞれ注入された正孔と電子を結合して発光させる材料が使用されてもよいが、ホスト材料とドーパント材料が共に発光に関与する材料が使用されてもよい。
発光材料のホストを混合して用いる場合には、同一系のホストを混合して用いてもよく、他の系のホストを混合して用いてもよい。例えば、ｎタイプのホスト材料またはｐタイプのホスト材料のいずれか２種以上の材料を選択して発光層のホスト材料として用いることができる。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子は、使用される材料によって、前面発光型、後面発光型、または両面発光型であってもよい。
本出願の一実施態様に係るヘテロ環化合物は、有機太陽電池、有機感光体、有機トランジスタなどをはじめとする有機電子素子においても有機発光素子に適用されるのと類似の原理で作用できる。
以下、実施例を通じて本明細書をより詳しく説明するが、これらは本出願を例示するものに過ぎず、本出願の範囲を限定するためのものではない。
＜製造例＞
<製造例 1> 化合物 1-1 の製造
Figure 2021527625
１）化合物１−１−６の製造
（２−クロロ−３−フルオロフェニル）ボロン酸（（２−ｃｈｌｏｒｏ−３−ｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）１０．０ｇ（５７．４ｍＭ）、ヨードベンゼン（ｉｏｄｏｂｅｎｚｅｎｅ）１２．９ｇ（６３．１ｍＭ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４ ３．３ｇ（２．９ｍＭ）、Ｋ２ＣＯ３ １５．９ｇ（１１４．８ｍＭ）を１，４−ｄｉｏｘａｎｅ／Ｈ２Ｏ２００ｍＬ／４０ｍＬに溶かした後、２４時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とＤＣＭを入れて抽出し、有機層はＭｇＳＯ４で乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー（ＤＣＭ：Ｈｅｘ＝１：１０）で精製して、目的化合物１−１−６ ９．５ｇ（８０％）を得た。
２）化合物１−１−５の製造
化合物１−１−６ ６．３ｇ（３０．３ｍＭ）、ビス（ピナコラト）ジボロン（ｂｉｓ（ｐｉｎａｃｏｌａｔｏ）ｄｉｂｏｒｏｎ）７３．０ｇ（１１．５ｍＭ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３ ２．８ｇ（３．０ｍＭ）、ＰＣｙ３ １．７ｇ（６．１ｍＭ）、ＫＯＡｃ８．９ｇ（９０．９ｍＭ）を１，４−ｄｉｏｘａｎｅ１００ｍＬに溶かした後、２４時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とＤＣＭを入れて抽出し、有機層はＭｇＳＯ４で乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー（ＤＣＭ：Ｈｅｘ＝１：３）で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物１−１−５ ８．０ｇ（８９％）を得た。
３）化合物１−１−４の製造
化合物１−１−５ ４．８ｇ（１６．１ｍＭ）、２−ブロモ−１−クロロ−３−ヨードベンゼン（２−ｂｒｏｍｏ−１−ｃｈｌｏｒｏ−３−ｉｏｄｏｂｅｎｚｅｎｅ）５．６ｇ（１７．７ｍＭ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４ ０．９ｇ（０．８ｍＭ）、Ｋ２ＣＯ３ ４．５ｇ（３２．３ｍＭ）を１，４−ｄｉｏｘａｎｅ／Ｈ２Ｏ２００／４０ｍＬに溶かした後、２４時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とＤＣＭを入れて抽出し、有機層はＭｇＳＯ４で乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー（ＤＣＭ：Ｈｅｘ＝１：５）で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物１−１−４ ４．８ｇ（８２％）を得た。
４）化合物１−１−３の製造
化合物１−１−４ １０ｇ（２７．７ｍＭ）、Ｐｄ（ＯＡｃ）２ ６２２ｍｇ（２．８ｍＭ）、ＰＣｙ３・ＨＢＦ４ ２．０ｇ（５．５ｍＭ）、Ｋ２ＣＯ３ ７．７ｇ（５５．４ｍＭ）をＤＭＡ１００ｍＬに溶かした後、１２時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とＤＣＭを入れて抽出し、有機層はＭｇＳＯ４で乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー（ＤＣＭ：Ｈｅｘ＝１：５）で精製して、目的化合物１−１−３ ６．５ｇ（８３％）を得た。
５）化合物１−１−２の製造
化合物１−１−３ ６．０ｇ（２１．４ｍＭ）、９Ｈ−カルバゾール（９Ｈ−ｃａｒｂａｚｏｌｅ）３．６ｇ（２１．４ｍＭ）、Ｋ２ＣＯ３ ５．９ｇ（４２．８ｍＭ）をＤＭＦ１００ｍＬに溶かした後、１２時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とＤＣＭを入れて抽出し、有機層はＭｇＳＯ４で乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー（ＤＣＭ：Ｈｅｘ＝１：３）で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物１−１−２ ８．２ｇ（９０％）を得た。
６）化合物１−１−１の製造
化合物１−１−２ ８．２ｇ（１９．２ｍＭ）、ビス（ピナコラト）ジボロン（ｂｉｓ（ｐｉｎａｃｏｌａｔｏ）ｄｉｂｏｒｏｎ）７．３ｇ（２８．８ｍＭ）、ＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）０．７ｇ（０．９ｍＭ）、ＫＯＡｃ５．６ｇ（５７．３ｍＭ）を１，４−ｄｉｏｘａｎｅ１００ｍＬに溶かした後、２４時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とＤＣＭを入れて抽出し、有機層はＭｇＳＯ４で乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー（ＤＣＭ：Ｈｅｘ＝１：３）で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物１−１−１ ８．５ｇ（８５％）を得た。
７）化合物１−１の製造
化合物１−１−１ ８．４ｇ（１６．１ｍＭ）、２−クロロ−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（２−ｃｈｌｏｒｏ−４，６−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，３，５−ｔｒｉａｚｉｎｅ）４．７ｇ（１７．７ｍＭ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４ ０．９ｇ（０．８ｍＭ）、Ｋ２ＣＯ３ ４．５ｇ（３２．３ｍＭ）を１，４−ｄｉｏｘａｎｅ／Ｈ２Ｏ２００／４０ｍＬに溶かした後、２４時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とＤＣＭを入れて抽出し、有機層はＭｇＳＯ４で乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー（ＤＣＭ：Ｈｅｘ＝１：３）で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物１−１ ８．２ｇ（８２％）を得た。
前記製造例１において、（２−クロロ−３−フルオロフェニル）ボロン酸（（２−ｃｈｌｏｒｏ−３−ｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）の代わりに下記表１の中間体Ａを用い、２−ブロモ−１−クロロ−３−ヨードベンゼン（２−ｂｒｏｍｏ−１−ｃｈｌｏｒｏ−３−ｉｏｄｏｂｅｎｚｅｎｅ）の代わりに下記表１の中間体Ｂを用いたことを除き、製造例１の製造と同様の方法で製造して、目的化合物Ａを合成した。
Figure 2021527625
Figure 2021527625
前記製造例１において、１−１−３の代わりに下記表２の中間体Ａを用い、２−クロロ−４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン（２−ｃｈｌｏｒｏ−４，６−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，３，５−ｔｒｉａｚｉｎｅ）の代わりに下記表２の中間体Ｂを用い、９Ｈ−カルバゾール（９Ｈ−ｃａｒｂａｚｏｌｅ）の代わりに下記表２の中間体Ｃを用いたことを除き、製造例１の製造と同様の方法で製造して、目的化合物Ａを合成した。
Figure 2021527625
Figure 2021527625

Figure 2021527625

Figure 2021527625

Figure 2021527625
Figure 2021527625
１）化合物５−３の製造
３−ブロモ−１，１’−ビフェニル３．７ｇ（１５．８ｍＭ）、９−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール６．５ｇ（１５．８ｍＭ）、ＣｕＩ３．０ｇ（１５．８ｍＭ）、トランス−１，２−ジアミノシクロヘキサン１．９ｍＬ（１５．８ｍＭ）、Ｋ３ＰＯ４ ３．３ｇ（３１．６ｍＭ）を１，４−オキサン１００ｍＬに溶かした後、２４時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とＤＣＭを入れて抽出し、有機層はＭｇＳＯ４で乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー（ＤＣＭ：Ｈｅｘ＝１：３）で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物５−３ ７．５ｇ（８５％）を得た。
前記製造例２において、３−ブロモ−１，１’−ビフェニルの代わりに下記表３の中間体Ａを用い、９−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾールの代わりに下記表３の中間体Ｂを用いたことを除き、製造例２の製造と同様の方法で製造して、目的化合物Ａを合成した。
Figure 2021527625
Figure 2021527625
１）化合物６−２−２の製造
２−ブロモジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン４．２ｇ（１５．８ｍＭ）、９−フェニル−９Ｈ，９’Ｈ−３，３’−ビカルバゾール６．５ｇ（１５．８ｍＭ）、ＣｕＩ３．０ｇ（１５．８ｍＭ）、トランス−１，２−ジアミノシクロヘキサン１．９ｍＬ（１５．８ｍＭ）、Ｋ３ＰＯ４ ３．３ｇ（３１．６ｍＭ）を１，４−オキサン１００ｍＬに溶かした後、２４時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とＤＣＭを入れて抽出し、有機層はＭｇＳＯ４で乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー（ＤＣＭ：Ｈｅｘ＝１：３）で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物６−２−２ ７．９ｇ（８５％）を得た。
２）化合物６−２−１の製造
化合物６−２−２ ８．４ｇ（１４．３ｍｍｏｌ）とＴＨＦ１００ｍＬを入れた混合溶液を、−７８℃で２．５Ｍ ｎ−ＢｕＬｉ７．４ｍＬ（１８．６ｍｍｏｌ）を滴加し、室温で１時間撹拌した。反応混合物にトリメチルボレート４．８ｍＬ（４２．９ｍｍｏｌ）を滴加し、室温で２時間撹拌した。反応が完了した後、室温で蒸留水とＤＣＭを入れて抽出し、有機層はＭｇＳＯ４で乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー（ＤＣＭ：ＭｅＯＨ＝１００：３）で精製し、ＤＣＭで再結晶して、目的化合物６−２−１ ３．９ｇ（７０％）を得た。
３）化合物６−２の製造
化合物６−２−１ ６．７ｇ（１０．５ｍＭ）、ヨードベンゼン２．１ｇ（１０．５ｍＭ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４ ６０６ｍｇ（０．５２ｍＭ）、Ｋ２ＣＯ３ ２．９ｇ（２１．０ｍＭ）をトルエン／ＥｔＯＨ／Ｈ２Ｏ１００／２０／２０ｍＬに溶かした後、１２時間還流した。反応が完了した後、室温で蒸留水とＤＣＭを入れて抽出し、有機層はＭｇＳＯ４で乾燥させた後、回転蒸発器で溶媒を除去した。反応物はカラムクロマトグラフィー（ＤＣＭ：Ｈｅｘ＝１：３）で精製し、メタノールで再結晶して、目的化合物６−２ ４．９ｇ（７０％）を得た。
＜製造例４＞化合物６−３の合成
化合物６−２の製造において、ヨードベンゼンの代わりに４−ヨード−１，１’−ビフェニルを用いたことを除き、化合物２−２の製造と同様の方法で製造して、目的化合物６−３（８３％）を得た。
前記製造例１〜製造例４および表１〜３に記載の化合物以外の残りの化合物も、前述した製造例に記載の方法と同様に製造した。
下記表４および表５は、合成された化合物の１Ｈ ＮＭＲ資料およびＦＤ−ＭＳ資料であり、下記の資料を通して、目的の化合物が合成されたことを確認することができる。
Figure 2021527625
Figure 2021527625
Figure 2021527625
＜実験例１＞−有機発光素子の作製
１，５００Åの厚さにＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）が薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水超音波洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコールなどの溶剤で超音波洗浄をし乾燥させた後、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）洗浄機でＵＶを用いて５分間ＵＶＯ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｏｚｏｎｅ）処理した。以後、基板をプラズマ洗浄機（ＰＴ）に搬送させた後、真空状態でＩＴＯの仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理をして、有機蒸着用熱蒸着装置に搬送した。
前記ＩＴＯ透明電極（陽極）上に、共通層である正孔注入層２−ＴＮＡＴＡ（４，４’，４’’−Ｔｒｉｓ［２−ｎａｐｈｔｈｙｌ（ｐｈｅｎｙｌ）ａｍｉｎｏ］ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）および正孔輸送層ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−Ｄｉ（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−（１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ）を形成させた。
その上に、発光層を次のように熱真空蒸着させた。発光層は、ホストとして下記表６に記載の化学式１の化合物を４００Å蒸着し、緑色燐光ドーパントはＩｒ（ｐｐｙ）３を発光層蒸着厚さの７％ドーピングして蒸着した。以後、正孔阻止層としてＢＣＰ（ｂａｔｈｏｃｕｐｒｏｉｎｅ）を６０Å蒸着し、その上に、電子輸送層としてＡｌｑ３を２００Å蒸着した。最後に、電子輸送層上にリチウムフルオライド（ｌｉｔｈｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＬｉＦ）を１０Åの厚さに蒸着して電子注入層を形成した後、電子注入層上にアルミニウム（Ａｌ）陰極を１，２００Åの厚さに蒸着して陰極を形成することにより、有機電界発光素子を製造した。
一方、ＯＬＥＤ素子の作製に必要なすべての有機化合物は、材料ごとにそれぞれ１０−６〜１０−８ｔｏｒｒ下で真空昇華精製して、ＯＬＥＤの作製に用いた。
前記のように作製された有機電界発光素子に対して、マックサイエンス社のＭ７０００で電界発光（ＥＬ）特性を測定し、その測定結果をもって、マックサイエンス社製の寿命測定装置（Ｍ６０００）により、基準輝度が６，０００ｃｄ／ｍ２の時の、Ｔ９０を測定した。
本発明により製造された有機発光素子の駆動電圧、発光効率、色座標（ＣＩＥ）、寿命を測定した結果は、下記表６の通りであった。
Figure 2021527625
Figure 2021527625
＜実験例２＞−有機発光素子の作製
１，５００Åの厚さにＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）が薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水超音波洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、アセトン、メタノール、イソプロピルアルコールなどの溶剤で超音波洗浄をし乾燥させた後、ＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）洗浄機でＵＶを用いて５分間ＵＶＯ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｏｚｏｎｅ）処理した。以後、基板をプラズマ洗浄機（ＰＴ）に搬送させた後、真空状態でＩＴＯの仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理をして、有機蒸着用熱蒸着装置に搬送した。
前記ＩＴＯ透明電極（陽極）上に、共通層である正孔注入層２−ＴＮＡＴＡ（４，４’，４’’−Ｔｒｉｓ［２−ｎａｐｈｔｈｙｌ（ｐｈｅｎｙｌ）ａｍｉｎｏ］ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）および正孔輸送層ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−Ｄｉ（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−（１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ）を形成させた。
その上に、発光層を次のように熱真空蒸着させた。発光層は、下記表７に記載のように、ホストとして化学式１に記載の化合物１種と化学式２に記載の化合物１種とをｐｒｅ−ｍｉｘｅｄして予備混合後、１つの供源で４００Å蒸着し、緑色燐光ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）３を発光層の蒸着厚さの７％の量でドーピングして蒸着した。以後、正孔阻止層としてＢＣＰ（ｂａｔｈｏｃｕｐｒｏｉｎｅ）を６０Å蒸着し、その上に、電子輸送層としてＡｌｑ３を２００Å蒸着した。最後に、電子輸送層上にリチウムフルオライド（ｌｉｔｈｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ：ＬｉＦ）を１０Åの厚さに蒸着して電子注入層を形成した後、電子注入層上にアルミニウム（Ａｌ）陰極を１，２００Åの厚さに蒸着して陰極を形成することにより、有機電界発光素子を製造した。
一方、ＯＬＥＤ素子の作製に必要なすべての有機化合物は、材料ごとにそれぞれ１０−６〜１０−８ｔｏｒｒ下で真空昇華精製して、ＯＬＥＤの作製に用いた。
前記のように作製された有機電界発光素子に対して、マックサイエンス社のＭ７０００で電界発光（ＥＬ）特性を測定し、その測定結果をもって、マックサイエンス社製の寿命測定装置（Ｍ６０００）により、基準輝度が６，０００ｃｄ／ｍ２の時の、Ｔ９０を測定した。
本発明により製造された有機発光素子の駆動電圧、発光効率、色座標（ＣＩＥ）、寿命を測定した結果は、下記表７の通りであった。
Figure 2021527625
前記表６の結果から分かるように、本発明の発光層材料を用いた有機電界発光素子は、比較例１〜４に比べて駆動電圧が低く、発光効率が向上しただけでなく、寿命も著しく改善された。
表７の結果をみると、化学式１の化合物および化学式２の化合物を同時に含む場合により優れた効率および寿命効果を示す。この結果は、２つの化合物を同時に含む場合、エキサイプレックス（ｅｘｃｉｐｌｅｘ）現象が起こることを予想することができる。
前記エキサイプレックス（ｅｘｃｉｐｌｅｘ）現象は、２分子間の電子交換でｄｏｎｏｒ（ｐ−ｈｏｓｔ）のＨＯＭＯ ｌｅｖｅｌ、ａｃｃｅｐｔｏｒ（ｎ−ｈｏｓｔ）ＬＵＭＯ ｌｅｖｅｌの大きさのエネルギーを放出する現象である。２分子間のエキサイプレックス（ｅｘｃｉｐｌｅｘ）現象が起こると、Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｉｎｔｅｒｓｙｓｔｅｍ Ｃｒｏｓｓｉｎｇ（ＲＩＳＣ）が起こり、これによって蛍光の内部量子効率が１００％まで上昇できる。正孔輸送能力の良いｄｏｎｏｒ（ｐ−ｈｏｓｔ）と電子輸送能力の良いａｃｃｅｐｔｏｒ（ｎ−ｈｏｓｔ）が発光層のホストとして用いられる場合、正孔はｐ−ｈｏｓｔに注入され、電子はｎ−ｈｏｓｔに注入されるため、駆動電圧を低下させることができ、それによって寿命の向上に役立つことができる。本願発明では、ｄｏｎｏｒの役割は前記化学式２の化合物、ａｃｃｅｐｔｏｒの役割は前記化学式１の化合物が発光層のホストとして用いられた場合に優れた素子特性を示すことを確認することができた。
前記Ｒｅｆ．１および３の化合物のように、トリフェニレン基にカルバゾール系の置換基がない場合には、正孔移動度が下がり、発光層で正孔と電子のバランスが崩れて寿命が低下することを確認することができ、前記Ｒｅｆ．２および４の化合物のようにトリフェニレン基にトリアジンがない場合には、電子移動度が下がり、発光層で正孔と電子のバランスが崩れて寿命が低下することを確認することができた。
前記Ｒｅｆ．５および６の化合物は、本発明の化合物と置換基は同じであるものの、置換位置が異なる。下記表８から分かるように、Ｒｅｆ．５および６化合物のＨＯＭＯオービタルはカルバゾールからトリフェニレンまで非偏在化しており、ＬＵＭＯオービタルはトリアジンからトリフェニレンまで非偏在化していることを確認することができる。前記の対称的な構造において、ＨＯＭＯオービタルとＬＵＭＯオービタルとの重畳は、分子内のｃｈａｒｇｅ ｔｒａｎｓｆｅｒが活発になってバンドギャップが狭くなり、Ｔ１ ｓｔａｔｅが低くなって有機発光素子の効率低下をもたらす。本発明の化合物は、非対称的な位置に２つの置換基を結合してＨＯＭＯオービタルとＬＵＭＯオービタルとの重畳を調節し、正孔と電子のバランスを取ることができた。
Figure 2021527625
本願の化合物１−４５および１−５７、４−４４および４−５４は、ホール移動度の性格を有する物質であって、トリフェニレンに１つ以上のカルバゾールおよびアミン置換基を有する。前記の化合物は、トリフェニレンを中心にビスカルバゾール置換基とアリール基、ヘテロアリール基および−ＳｉＲＲ’Ｒで置換されている。これは、トリフェニレンに偏在化しているＬＵＭＯオービタルをアリール基、ヘテロアリール基および−ＳｉＲＲ’Ｒに非偏在化させ、電子の安定性を高める。また、トリフェニレンの２つの置換基とも、ホール移動度特性を有する置換基を導入してホール移動度を向上させた。そして、トリフェニレンにアミン置換基を用いてカルバゾールよりもホール移動度を向上させた。
１００：基板
２００：陽極
３００：有機物層
３０１：正孔注入層
３０２：正孔輸送層
３０３：発光層
３０４：正孔阻止層
３０５：電子輸送層
３０６：電子注入層
４００：陰極

Claims (19)

  1. 下記化学式１で表されるヘテロ環化合物：
    Figure 2021527625
    前記化学式１において、
    Ａ１〜Ａ４のうちの１つは、下記化学式３で表され、
    Ａ５〜Ａ８のうちの１つは、下記化学式４で表され、
    Ａ１〜Ａ８のうちの下記化学式３および４で表される置換基以外の置換基、およびＲ９は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアルキニル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択され、ｐは、０〜４の整数であり、ｐが２以上の場合、２以上のＲ９は、互いに同一または異なり、
    Figure 2021527625
    Figure 2021527625
    前記化学式３および４において、
    Ｌ１およびＬ２は、直接結合；置換もしくは非置換のアリーレン基；または置換もしくは非置換のヘテロアリーレン基であり、
    Ａｒ１は、置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＮＲＲ’；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；または−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’であり、
    Ｘ１は、ＣＲｘであり、
    Ｘ２は、ＣＲｙであり、
    前記ＲｘおよびＲｙは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であるか、互いに結合して直接結合を形成し、
    Ｒ１〜Ｒ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、または置換もしくは非置換のヘテロ環を形成し、
    Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
    前記Ａ２が前記化学式３で表される場合、前記Ａ５、Ａ６およびＡ８のうちの１つが前記化学式４で表され、
    前記Ａ３が前記化学式３で表される場合、前記Ａ５、Ａ７およびＡ８のうちの１つが前記化学式４で表され、
    ｍおよびｎは、０〜５の整数であり、
    ｍおよびｎがそれぞれ２以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。
  2. 前記化学式３は、下記化学式５または６で表されるものである、請求項１に記載のヘテロ環化合物：
    Figure 2021527625
    Figure 2021527625
    前記化学式５および６において、
    Ｒ１〜Ｒ８、Ｌ２およびｎの定義は、前記化学式３における定義と同じであり、
    ＲｍおよびＲｎは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
  3. 「置換もしくは非置換」とは、Ｃ１〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル；Ｃ２〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルケニル；Ｃ２〜Ｃ６０の直鎖もしくは分枝鎖のアルキニル；Ｃ３〜Ｃ６０の単環または多環のシクロアルキル；Ｃ２〜Ｃ６０の単環または多環のヘテロシクロアルキル；Ｃ６〜Ｃ６０の単環または多環のアリール；Ｃ２〜Ｃ６０の単環または多環のヘテロアリール；−ＳｉＲＲ’Ｒ”；−Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；Ｃ１〜Ｃ２０のアルキルアミン；Ｃ６〜Ｃ６０の単環または多環のアリールアミン；およびＣ２〜Ｃ６０の単環または多環のヘテロアリールアミンからなる群より選択された１以上の置換基で置換もしくは非置換であるか、前記例示された置換基の中から選択された２以上の置換基が連結された置換基で置換もしくは非置換であることを意味し、
    前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”の定義は、前記化学式１における定義と同じである、請求項１に記載のヘテロ環化合物。
  4. 前記Ｌ１およびＬ２は、直接結合；Ｃ６〜Ｃ４０のアリーレン基；またはＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリーレン基である、請求項１に記載のヘテロ環化合物。
  5. 前記Ｒ１〜Ｒ８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基；および置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０の芳香族炭化水素環、または置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロ環を形成するものである、請求項１に記載のヘテロ環化合物。
  6. 前記Ａｒ１は、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；置換もしくは非置換のＣ２〜Ｃ４０のヘテロアリール基；−ＮＲＲ’または−ＳｉＲＲ’Ｒ”であり、
    前記Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、Ｃ６〜Ｃ６０のアリール基である、請求項１に記載のヘテロ環化合物。
  7. 前記化学式１は、下記の化合物のいずれか１つで表されるものである、請求項１に記載のヘテロ環化合物：
    Figure 2021527625
    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625
  8. 第１電極と、前記第１電極に対向して備えられた第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられた１層以上の有機物層とを含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの１層以上は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物を含む有機発光素子。
  9. 前記ヘテロ環化合物を含む有機物層は、下記化学式２で表されるヘテロ環化合物を追加的に含むものである、請求項８に記載の有機発光素子：
    Figure 2021527625
    前記化学式２において、
    ＲｃおよびＲｄは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアルキニル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲ１０Ｒ１１Ｒ１２；−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ１０Ｒ１１；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、または置換もしくは非置換のヘテロ環を形成し、
    Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
    ＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
    ｒおよびｓは、０〜７の整数である。
  10. 前記化学式２は、下記のヘテロ環化合物のいずれか１つで表されるものである、請求項９に記載の有機発光素子：
    Figure 2021527625
    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625

    Figure 2021527625
  11. 前記ＲｃおよびＲｄは、水素である、請求項９に記載の有機発光素子。
  12. 前記ＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基；または置換もしくは非置換のＣ６〜Ｃ４０のヘテロアリール基である、請求項９に記載の有機発光素子。
  13. 前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、前記ヘテロ環化合物を含むものである、請求項８に記載の有機発光素子。
  14. 前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、ホスト物質を含み、前記ホスト物質は、前記ヘテロ環化合物を含むものである、請求項８に記載の有機発光素子。
  15. 前記有機発光素子は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、電子阻止層、および正孔阻止層からなる群より選択される１層または２層以上をさらに含むものである、請求項８に記載の有機発光素子。
  16. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物および下記化学式２で表されるヘテロ環化合物を含むものである有機発光素子の有機物層用組成物：
    Figure 2021527625
    前記化学式２において、
    ＲｃおよびＲｄは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアルキニル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のヘテロシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；置換もしくは非置換のヘテロアリール基；−ＳｉＲ１０Ｒ１１Ｒ１２；−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ１０Ｒ１１；および置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアミン基からなる群より選択されるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の芳香族炭化水素環、または置換もしくは非置換のヘテロ環を形成し、
    Ｒ１０、Ｒ１１、およびＲ１２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；−ＣＮ；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
    ＲａおよびＲｂは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
    ｒおよびｓは、０〜７の整数であり、
    ｒおよびｓがそれぞれ２以上の整数の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。
  17. 前記組成物内の前記ヘテロ環化合物：前記化学式２で表されるヘテロ環化合物の重量比は、１：１０〜１０：１である、請求項１６に記載の有機発光素子の有機物層用組成物。
  18. 基板を用意するステップと、
    前記基板上に第１電極を形成するステップと、
    前記第１電極上に１層以上の有機物層を形成するステップと、
    前記有機物層上に第２電極を形成するステップとを含み、
    前記有機物層を形成するステップは、請求項１６に記載の有機物層用組成物を用いて１層以上の有機物層を形成するステップを含む有機発光素子の製造方法。
  19. 前記有機物層を形成するステップは、前記化学式１のヘテロ環化合物および前記化学式２のヘテロ環化合物を予備混合（ｐｒｅ−ｍｉｘｅｄ）して、熱真空蒸着方法を利用して形成するものである、請求項１８に記載の有機発光素子の製造方法。
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