JP2022033044A - 有機エレクトロルミネッセント化合物、複数のホスト材料及びそれを含む有機エレクトロルミネッセントデバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】有機エレクトロルミネッセント化合物、複数のホスト材料、及びそれらを含む有機エレクトロルミネッセントデバイスを提供する。【解決手段】本開示は、有機エレクトロルミネッセント化合物、複数のホスト材料、及びそれらを含む有機エレクトロルミネッセントデバイスに関する。単一のホスト材料として本開示による有機エレクトロルミネッセント化合物を含むか、又は複数のホスト材料として本開示による複数の化合物の特定の組合せを含むことによって、改良された発光効率を有する有機エレクトロルミネッセントデバイスを製造することが可能となる。【選択図】なし
Description
本開示は、有機エレクトロルミネッセント化合物、特定の化合物の組合せを含む複数のホスト材料、及びそれを含む有機エレクトロルミネッセントデバイスに関する。
小分子の有機エレクトロルミネッセントデバイス(OLED)が、1987年に、Eastman KodakのTangらによって、発光層及び電荷輸送層からなるTPD/Alq3の二層を使用することにより、初めて開発された。それに続けて、OLEDの開発が急速に進み、OLEDが商品化されてきた。現在では、OLEDでは、パネルの実装において優れた発光効率を有するリン光材料が主として使用されている。ディスプレイでの長期使用及び高解像度のためには、高い発光効率性能OLEDが必要とされている。
その一方で、(特許文献1)には、イデノピリミジン誘導体化合物が開示されている。しかしながら、上述の参考文献の中に開示された特定の化合物は、4,4’-N,N’-ジカルバゾール-ビフェニル(CBP)の小分子と同等のレベルのデバイス性能しか示さない。したがって、上述の参考文献の中に開示された特定の化合物に比較して、改良された性能、たとえば、改良された駆動電圧、発光効率、及び/又は電力効率性能を有する発光材料を開発する必要がある。
本開示の目的は、有機エレクトロルミネッセントデバイスに適用するのに適した新しい構造を有する有機エレクトロルミネッセント化合物を提供することである。本開示の別の目的は、改良された発光効率特性を有する有機エレクトロルミネッセントデバイスを提供することが可能である、改良された有機エレクトロルミネッセント材料を提供することである。本開示のなお別の目的は、ホスト材料として化合物の特定の組合せを含めることにより、改良された駆動電圧及び/又は発光効率を有する有機エレクトロルミネッセントデバイスを提供することである。
本願発明者らは、以下の式1によって表される化合物によって、上述の目的を達成することができることを見出した。次の式1で表される化合物は、単一のホスト材料として、又は以下の式11で表される化合物との組み合わせての複数のホスト材料として、有機エレクトロルミネッセントデバイスに適用することが可能である。
Ra及びRbは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、又は置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリールを表すか、又はRaとRbとが相互に結合されて、環を形成してもよく;
X1~X4は、それぞれ独立して、N又はCRcを表し、及びX1~X4の内の少なくとも2個は、Nを表し;
Y1~Y4は、それぞれ独立して、N又はCRdを表し、及びY1~Y4の内の少なくとも1個は、Nを表し;
Rc及びRdは、それぞれ独立して、-L-Arで表され;
Lは、単結合、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキレン、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリーレン、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリーレン又は置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキレンを表し;
Arは、ハロゲン、シアノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル又は置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシを表すか、又は以下の式3又は4:
式3及び4において、
Ra1、Ra2、Rb1、Rb2、及びRb3は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、又は置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキルを表し、及び
*は、Lに結合されたサイトを表すか;又は
少なくとも2個の隣接するArが、相互に結合されて、環を形成してもよい。
発明の有利な効果
本開示による有機エレクトロルミネッセント化合物は、有機エレクトロルミネッセントデバイスにおいてそれを使用するのに適した性能を示す。それに加えて、従来からの有機エレクトロルミネッセントデバイスに比較して、改良された発光効率及び/又は寿命性能を有する有機エレクトロルミネッセントデバイスが、本開示による化合物を単一のホスト材料として含むか、又は本開示による複数の化合物の特定の組合せを複数のホスト材料として含むことによって、提供される。
本開示による有機エレクトロルミネッセント化合物は、有機エレクトロルミネッセントデバイスにおいてそれを使用するのに適した性能を示す。それに加えて、従来からの有機エレクトロルミネッセントデバイスに比較して、改良された発光効率及び/又は寿命性能を有する有機エレクトロルミネッセントデバイスが、本開示による化合物を単一のホスト材料として含むか、又は本開示による複数の化合物の特定の組合せを複数のホスト材料として含むことによって、提供される。
以下では、本開示を詳細に説明する。しかしながら、以下の記述は、本開示を説明することを意図したものであり、いかなる場合も本開示の範囲を限定することを意味しない。
「有機エレクトロルミネッセント化合物」という用語は、本開示において、有機エレクトロルミネッセントデバイスで使用することが可能な化合物を意味し、且つ必要に応じて、有機エレクトロルミネッセントデバイスを構成するいかなる層中にも含まれ得る。
「有機エレクトロルミネッセント材料」という用語は、本開示において、有機エレクトロルミネッセントデバイスにおいて使用することが可能であり、且つ少なくとも1種の化合物を含み得る材料を意味している。その有機エレクトロルミネッセント材料は、必要に応じて、有機エレクトロルミネッセントデバイスを構成するいかなる層中に含まれ得る。例えば、その有機エレクトロルミネッセント材料は、以下であり得る:正孔注入材料、正孔輸送材料、正孔補助材料、発光補助材料、電子ブロッキング材料、発光材料(ホスト材料及びドーパント材料を含む)、電子緩衝材料、正孔ブロッキング材料、電子輸送材料、電子注入材料、など。
「複数の有機エレクトロルミネッセント材料」という用語は、本開示において、少なくとも2種の化合物の組合せを含む有機エレクトロルミネッセント材料を意味しているが、それらは、有機エレクトロルミネッセントデバイスを構成するいかなる有機層に含まれ得る。それは、有機エレクトロルミネッセントデバイスに含まれる前(例えば、蒸着前)の材料と、有機エレクトロルミネッセントデバイスに含まれた後(例えば、蒸着後)に含まれた材料との両方を意味することができる。例えば、本開示の複数の有機エレクトロルミネッセント材料は、少なくとも2種以上の化合物の組合せであり得、それらは、正孔注入層、正孔輸送層、正孔補助層、発光補助層、電子障壁層、発光層、電子緩衝層、正孔障壁層、電子輸送層及び電子注入層の少なくとも1つの層に含まれ得る。少なくとも2種以上の化合物は、当業界で使用されている方法により、同じ層に含まれるか又は異なる層に含まれ得、混合物蒸発されるか、共蒸発されるか又は代わりに個々に蒸発され得る。
「複数のホスト材料」という用語は、本開示において、少なくとも2種の化合物の組合せを含むホスト材料を意味していて、それらは、有機エレクトロルミネッセントデバイスを構成するいかなる発光層中にも含まれ得る。それは、有機エレクトロルミネッセントデバイスに含まれる前(例えば、蒸着前)の材料と、有機エレクトロルミネッセントデバイスに含まれた後(例えば、蒸着後)に含まれた材料との両方を意味することができる。例えば、本開示の複数のホスト材料は、少なくとも2種以上のホスト材料の組合せであり得、且つ選択的に、有機エレクトロルミネッセント材料中に通常含まれる材料をさらに含み得る。本開示の複数のホスト材料に含まれる少なくとも2種以上のホスト材料は、1つの発光層中に共に含まれ得るか、又は異なる発光層中にそれぞれ含まれ得る。例えば、少なくとも2種以上のホスト材料は、混合物蒸発されるか、共蒸発されるか又は個々に蒸発され得る。
本開示の有機エレクトロルミネッセント材料には、式1によって表される少なくとも1種の化合物が含まれ得る。式1によって表される化合物は、発光層に含まれ得るが、これらに限定されない。発光層に含まれる場合、式1によって表される化合物は、ホスト材料として含まれ得る。それに加えて、式1で表される化合物が、電子輸送ゾーンの中に含まれていてもよい。さらに、式1で表される化合物が、電子緩衝層の中に含まれていてもよいが、これに限定される訳ではない。
本明細書において、「(C1~C30)アルキル(レン)」という用語は、1~30の鎖を構成する炭素原子を有する直鎖状若しくは分岐状のアルキル(レン)であることを意味しているが、炭素原子の数は、好ましくは、1~10、より好ましくは1~6である。上述のアルキルとしては、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、sec-ブチルなどが挙げられる。「(C3~C30)シクロアルキル」という用語は、3~30の環主鎖炭素原子を有するモノ-若しくはポリ-環状炭化水素であることを意味しているが、ここで、その炭素原子の数は、好ましくは、3~20、より好ましくは3~7である。上述のシクロアルキルとしては、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、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチルなどが挙げられる。「(3~7員)ヘテロシクロアルキル」という用語は、3~7つ、好ましくは5~7つの環主鎖原子を有し、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つのヘテロ原子、且つ好ましくはO、S及びNからなる群から選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含むシクロアルキルを意味している。上述のヘテロシクロアルキルとしては、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(レン)」という用語は、6~30の環主鎖炭素原子を有する芳香族炭化水素から誘導される単環又は縮合環の基を意味する。上述のアリール(レン)は部分的に飽和であり得、スピロ構造を有するものが含まれる。上述のアリールとしては、以下が含まれる: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、ジ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、ナフサセニル、フルオランテニル、スピロビフルオレニル、スピロ[フルオレン-ベンゾフルオレン]イル、アズレニル、テトラメチルジヒドロフェナントレニルなど。具体的には、上述のアリールとしては、以下が挙げられる:フェニル、1-ナフチル、2-ナフチル、1-アントリル、2-アントリル、9-アントリル、ベンズアントリル、1-フェナントリル、2-フェナントリル、3-フェナントリル、4-フェナントリル、9-フェナントリル、ナフサセニル、ピレニル、1-クリセニル、2-クリセニル、3-クリセニル、4-クリセニル、5-クリセニル、6-クリセニル、ベンゾ[c]フェナントリル、ベンゾ[g]クリセニル、1-トリフェニレニル、2-トリフェニレニル、3-トリフェニレニル、4-トリフェニレニル、1-フルオレニル、2-フルオレニル、3-フルオレニル、4-フルオレニル、9-フルオレニル、ベンゾ[a]フルオレニル、ベンゾ[b]フルオレニル、ベンゾ[c]フルオレニル、ジベンゾフルオレニル、2-ビフェニル、3-ビフェニル、4-ビフェニル、o-テルフェニル、m-テルフェニル-4-イル、m-テルフェニル-3-イル、m-テルフェニル-2-イル、p-テルフェニル-4-イル、p-テルフェニル-3-イル、p-テルフェニル-2-イル、m-クアテルフェニル、3-フルオランテニル、4-フルオランテニル、8-フルオランテニル、9-フルオランテニル、ベンゾフルオランテニル、o-トリル、m-トリル、p-トリル、2,3-キシリル、3,4-キシリル、2,5-キシリル、メシチル、o-クミニル、m-クミニル、p-クミニル、p-tert-ブチルフェニル、p-(2-フェニルプロピル)フェニル、4’-メチルビフェニル、4’’-tert-ブチル-p-テルフェニル-4-イル、9,9-ジメチル-1-フルオレニル、9,9-ジメチル-2-フルオレニル、9,9-ジメチル-3-フルオレニル、9,9-ジメチル-4-フルオレニル、9,9-ジフェニル-1-フルオレニル、9,9-ジフェニル-2-フルオレニル、9,9-ジフェニル-3-フルオレニル、9,9-ジフェニル-4-フルオレニル、11,11-ジメチル-1-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジメチル-2-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジメチル-3-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジメチル-4-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジメチル-5-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジメチル-6-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジメチル-7-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジメチル-8-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジメチル-9-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジメチル-10-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジメチル-1-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジメチル-2-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジメチル-3-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジメチル-4-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジメチル-5-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジメチル-6-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジメチル-7-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジメチル-8-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジメチル-9-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジメチル-10-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジメチル-1-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジメチル-2-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジメチル-3-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジメチル-4-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジメチル-5-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジメチル-6-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジメチル-7-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジメチル-8-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジメチル-9-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジメチル-10-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジフェニル-1-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジフェニル-2-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジフェニル-3-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジフェニル-4-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジフェニル-5-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジフェニル-6-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジフェニル-7-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジフェニル-8-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジフェニル-9-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジフェニル-10-ベンゾ[a]フルオレニル、11,11-ジフェニル-1-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジフェニル-2-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジフェニル-3-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジフェニル-4-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジフェニル-5-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジフェニル-6-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジフェニル-7-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジフェニル-8-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジフェニル-9-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジフェニル-10-ベンゾ[b]フルオレニル、11,11-ジフェニル-1-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジフェニル-2-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジフェニル-3-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジフェニル-4-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジフェニル-5-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジフェニル-6-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジフェニル-7-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジフェニル-8-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジフェニル-9-ベンゾ[c]フルオレニル、11,11-ジフェニル-10-ベンゾ[c]フルオレニル、9,9,10,10-テトラメチル-9,10-ジヒドロ-1-フェナントレニル、9,9,10,10-テトラメチル-9,10-ジヒドロ-2-フェナントレニル、9,9,10,10-テトラメチル-9,10-ジヒドロ-3-フェナントレニル、9,9,10,10-テトラメチル-9,10-ジヒドロ-4-フェナントレニルなど。
「(3~30員)ヘテロアリール(レン)」という用語は、3~30の環主鎖原子を有し、且つ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つの、好ましくは1~4つのヘテロ原子を含む、アリール又はアリーレンを意味している。ヘテロ原子の数は、好ましくは、1~4である。上述のヘテロアリール(レン)は、単環、又は少なくとも1つのベンゼン環と縮合された縮合環であり得;部分的に飽和され得;少なくとも1つのヘテロアリール基又はアリール基が、単結合を介して、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り得;且つ、スピロ構造を含み得る。上述のヘテロアリールとしては、以下が挙げられる:単環のタイプのヘテロアリール、例えばフリル、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、及びピリダジニル、並びに縮合環タイプのヘテロアリール、例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、ジベンゾセレノフェニル、ナフトベンゾフラニル、ナフトベンゾチオフェニル、ベンゾフロキノリニル、ベンゾフロキナゾリニル、ベンゾフロナフチリジニル、ベンゾフロピリミジニル、ナフトフロピリミジニル、ベンゾチエノキノリニル、ベンゾチエノキナゾリニル、ベンゾチエノナフチリジニル、ベンゾチエノピリミジニル、ナフトチエノピリミジニル、ピリミドインドリル、ベンゾピリミドインドリル、ベンゾフロピラジニル、ナフトフロピラジニル、ベンゾチエノピラジニル、ナフトチエノピラジニル、ピラジノインドリル、ベンゾピラジノインドリル、ベンズイミダゾリル、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、ベンゾオキサアゾリル、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、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、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリル、ジヒドロアクリジニル、ベンゾトリアゾルフェナジニル、イミダゾピリジル、クロメノキナゾリニル、チオクロメノキナゾリニル、ジメチルベンゾピリミジニル、インドロカルバゾリル、インデノカルバゾリルなど。より具体的には、上述のヘテロアリールとしては、以下が挙げられる:1-ピロリル、2-ピロリル、3-ピロリル、ピラジニル、2-ピリジル、2-ピリミジニル、4-ピリミジニル、5-ピリミジニル、6-ピリミジニル、1,2,3-トリアジン-4-イル、1,2,4-トリアジン-3-イル、1,3,5-トリアジン-2-イル、1-イミダゾリル、2-イミダゾリル、1-ピラゾリル、1-インドリジニル、2-インドリジニル、3-インドリジニル、5-インドリジニル、6-インドリジニル、7-インドリジニル、8-インドリジニル、2-イミダゾピリジル、3-イミダゾピリジル、5-イミダゾピリジル、6-イミダゾピリジル、7-イミダゾピリジル、8-イミダゾピリジル、3-ピリジル、4-ピリジル、1-インドリル、2-インドリル、3-インドリル、4-インドリル、5-インドリル、6-インドリル、7-インドリル、1-イソインドリル、2-イソインドリル、3-イソインドリル、4-イソインドリル、5-イソインドリル、6-イソインドリル、7-イソインドリル、2-フリル、3-フリル、2-ベンゾフラニル、3-ベンゾフラニル、4-ベンゾフラニル、5-ベンゾフラニル、6-ベンゾフラニル、7-ベンゾフラニル、1-イソベンゾフラニル、3-イソベンゾフラニル、4-イソベンゾフラニル、5-イソベンゾフラニル、6-イソベンゾフラニル、7-イソベンゾフラニル、2-キノリル、3-キノリル、4-キノリル、5-キノリル、6-キノリル、7-キノリル、8-キノリル、1-イソキノリル、3-イソキノリル、4-イソキノリル、5-イソキノリル、6-イソキノリル、7-イソキノリル、8-イソキノリル、2-キノキサリニル、5-キノキサリニル、6-キノキサリニル、1-カルバゾリル、2-カルバゾリル、3-カルバゾリル、4-カルバゾリル、9-カルバゾリル、アザカルバゾリル-1-イル、アザカルバゾリル-2-イル、アザカルバゾリル-3-イル、アザカルバゾリル-4-イル、アザカルバゾリル-5-イル、アザカルバゾリル-6-イル、アザカルバゾリル-7-イル、アザカルバゾリル-8-イル、アザカルバゾリル-9-イル、1-フェナントリジニル、2-フェナントリジニル、3-フェナントリジニル、4-フェナントリジニル、6-フェナントリジニル、7-フェナントリジニル、8-フェナントリジニル、9-フェナントリジニル、10-フェナントリジニル、1-アクリジニル、2-アクリジニル、3-アクリジニル、4-アクリジニル、9-アクリジニル、2-オキサゾリル、4-オキサゾリル、5-オキサゾリル、2-オキサジアゾリル、5-オキサジアゾリル、3-フラザニル、2-チエニル、3-チエニル、2-メチルピロル-1-イル、2-メチルピロル-3-イル、2-メチルピロル-4-イル、2-メチルピロル-5-イル、3-メチルピロル-1-イル、3-メチルピロル-2-イル、3-メチルピロル-4-イル、3-メチルピロル-5-イル、2-tert-ブチルピロル-4-イル、3-(2-フェニルプロピル)ピロル-1-イル、2-メチル-1-インドリル、4-メチル-1-インドリル、2-メチル-3-インドリル、4-メチル-3-インドリル、2-tert-ブチル-1-インドリル、4-tert-ブチル-1-インドリル、2-tert-ブチル-3-インドリル、4-tert-ブチル-3-インドリル、1-ジベンゾフラニル、2-ジベンゾフラニル、3-ジベンゾフラニル、4-ジベンゾフラニル、1-ジベンゾチオフェニル、2-ジベンゾチオフェニル、3-ジベンゾチオフェニル、4-ジベンゾチオフェニル、1-ナフト-[1,2-b]-ベンゾフラニル、2-ナフト-[1,2-b]-ベンゾフラニル、3-ナフト-[1,2-b]-ベンゾフラニル、4-ナフト-[1,2-b]-ベンゾフラニル、5-ナフト-[1,2-b]-ベンゾフラニル、6-ナフト-[1,2-b]-ベンゾフラニル、7-ナフト-[1,2-b]-ベンゾフラニル、8-ナフト-[1,2-b]-ベンゾフラニル、9-ナフト-[1,2-b]-ベンゾフラニル、10-ナフト-[1,2-b]-ベンゾフラニル、1-ナフト-[2,3-b]-ベンゾフラニル、2-ナフト-[2,3-b]-ベンゾフラニル、3-ナフト-[2,3-b]-ベンゾフラニル、4-ナフト-[2,3-b]-ベンゾフラニル、5-ナフト-[2,3-b]-ベンゾフラニル、6-ナフト-[2,3-b]-ベンゾフラニル、7-ナフト-[2,3-b]-ベンゾフラニル、8-ナフト-[2,3-b]-ベンゾフラニル、9-ナフト-[2,3-b]-ベンゾフラニル、10-ナフト-[2,3-b]-ベンゾフラニル、1-ナフト-[2,1-b]-ベンゾフラニル、2-ナフト-[2,1-b]-ベンゾフラニル、3-ナフト-[2,1-b]-ベンゾフラニル、4-ナフト-[2,1-b]-ベンゾフラニル、5-ナフト-[2,1-b]-ベンゾフラニル、6-ナフト-[2,1-b]-ベンゾフラニル、7-ナフト-[2,1-b]-ベンゾフラニル、8-ナフト-[2,1-b]-ベンゾフラニル、9-ナフト-[2,1-b]-ベンゾフラニル、10-ナフト-[2,1-b]-ベンゾフラニル、1-ナフト-[1,2-b]-ベンゾチオフェニル、2-ナフト-[1,2-b]-ベンゾチオフェニル、3-ナフト-[1,2-b]-ベンゾチオフェニル、4-ナフト-[1,2-b]-ベンゾチオフェニル、5-ナフト-[1,2-b]-ベンゾチオフェニル、6-ナフト-[1,2-b]-ベンゾチオフェニル、7-ナフト-[1,2-b]-ベンゾチオフェニル、8-ナフト-[1,2-b]-ベンゾチオフェニル、9-ナフト-[1,2-b]-ベンゾチオフェニル、10-ナフト-[1,2-b]-ベンゾチオフェニル、1-ナフト-[2,3-b]-ベンゾチオフェニル、2-ナフト-[2,3-b]-ベンゾチオフェニル、3-ナフト-[2,3-b]-ベンゾチオフェニル、4-ナフト-[2,3-b]-ベンゾチオフェニル、5-ナフト-[2,3-b]-ベンゾチオフェニル、1-ナフト-[2,1-b]-ベンゾチオフェニル、2-ナフト-[2,1-b]-ベンゾチオフェニル、3-ナフト-[2,1-b]-ベンゾチオフェニル、4-ナフト-[2,1-b]-ベンゾチオフェニル、5-ナフト-[2,1-b]-ベンゾチオフェニル、6-ナフト-[2,1-b]-ベンゾチオフェニル、7-ナフト-[2,1-b]-ベンゾチオフェニル、8-ナフト-[2,1-b]-ベンゾチオフェニル、9-ナフト-[2,1-b]-ベンゾチオフェニル、10-ナフト-[2,1-b]-ベンゾチオフェニル、2-ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジニル、6-ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジニル、7-ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジニル、8-ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジニル、9-ベンゾフロ[3,2-d]ピリミジニル、2-ベンゾチエノ[3,2-d]ピリミジニル、6-ベンゾチエノ[3,2-d]ピリミジニル、7-ベンゾチエノ[3,2-d]ピリミジニル、8-ベンゾチエノ[3,2-d]ピリミジニル、9-ベンゾチエノ[3,2-d]ピリミジニル、2-ベンゾフロ[3,2-d]ピラジニル、6-ベンゾフロ[3,2-d]ピラジニル、7-ベンゾフロ[3,2-d]ピラジニル、8-ベンゾフロ[3,2-d]ピラジニル、9-ベンゾフロ[3,2-d]ピラジニル、2-ベンゾチエノ[3,2-d]ピラジニル、6-ベンゾチエノ[3,2-d]ピラジニル、7-ベンゾチエノ[3,2-d]ピラジニル、8-ベンゾチエノ[3,2-d]ピラジニル、9-ベンゾチエノ[3,2-d]ピラジニル、1-シラフルオレニル、2-シラフルオレニル、3-シラフルオレニル、4-シラフルオレニル、1-ゲルマフルオレニル、2-ゲルマフルオレニル、3-ゲルマフルオレニル、4-ゲルマフルオレニル、1-ジベンゾセレノフェニル、2-ジベンゾセレノフェニル、3-ジベンゾセレノフェニル、4-ジベンゾセレノフェニルなど。さらに、「ハロゲン」には、F、Cl、Br及びIが含まれる。
加えて、「オルト(o-)」、「メタ(m-)」及び「パラ(p-)」は、それぞれ置換基の相対的な位置を表す接頭語である。「オルト」は、2つの置換基が互いに隣接していることを示し、例えばベンゼン誘導体中の2つの置換基が、1位と2位を占めている場合、それをオルト位と呼ぶ。「メタ」は、2つの置換基が、1位と3位にあることを示し、例えばベンゼン誘導体中の2つの置換基が、1位と3位を占めている場合、それをメタ位と呼ぶ。「パラ」は、2つの置換基が、1位と4位にあることを示し、例えばベンゼン誘導体中の2つの置換基が、1位と4位を占めている場合、それをパラ位と呼ぶ。
本明細書においては、「置換若しくは非置換の(substitued or unsubstituted)」という表現の中の、「置換(substituted)」という用語は、ある官能基の中の水素原子が、他の原子又は他の官能基、すなわち置換基を用いて置き換えられていること意味し、さらには、その水素原子が、上述の置換基の2種以上の置換基の結合によって形成される基で置き換えられていることも含まれる。たとえば、その「2種以上の置換基の結合によって形成された基」が、ピリジン-トリアジンであってもよい。すなわち、ピリジン-トリアジンは、ヘテロアリール置換基と解釈することもできるし、或いはその中でヘテロアリール置換基が結合されている置換基として解釈することもできる。本明細書においては、置換されたアルキル(アルキレン)、置換されたアリール(アリーレン)、置換されたヘテロアリール(アリーレン)、置換されたシクロアルキル(アルキレン)、置換されたアルコキシ、置換されたトリアルキルシリル、置換されたジアルキルアリールシリル、置換されたアルキルジアリールシリル、置換されたトリアリールシリル、置換された脂肪族環及び芳香族環の縮合環、置換されたモノ-若しくはジ-アルキルアミノ、置換されたモノ-若しくはジ-アルケニルアミノ、置換されたアルキルアルケニルアミノ、置換されたモノ-若しくはジ-アリールアミノ、置換されたアルキルアリールアミノ、置換されたモノ-若しくはジ-ヘテロアリールアミノ、置換されたアルキルヘテロアリールアミノ、置換されたアルケニルアリールアミノ、置換されたアルケニルヘテロアリールアミノ、及び置換されたアリールヘテロアリールアミノの置換基が、それぞれ独立して、以下のものからなる群より選択される少なくとも1種である: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;ホスフィンオキシド;(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、若しくは(C6~C30)アリールを用いて置換された(5~30員)ヘテロアリール;非置換、若しくはジュウテリウム、(C1~C30)アルキル、(C6~C30)アリール、及び/又は(5~30員)ヘテロアリールを用いて置換された(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;(C3~C30)脂肪族環と(C6~C30)芳香族環との縮合環基;アミノ;モノ-若しくはジ-(C1~C30)アルキルアミノ;モノ-若しくはジ-(C2~C30)アルケニルアミノ;非置換、若しくは(C1~C30)アルキルを用いて置換されたモノ-若しくはジ-(C6~C30)アリールアミノ;モノ-若しくはジ-(3~30員)ヘテロアリールアミノ;(C1~C30)アルキル(C2~C30)アルケニルアミノ;(C1~C30)アルキル(C6~C30)アリールアミノ;(C1~C30)アルキル(3~30員)ヘテロアリールアミノ;(C2~C30)アルケニル(C6~C30)アリールアミノ;(C2~C30)アルケニル(3~30員)ヘテロアリールアミノ;(C6~C30)アリール(3~30員)ヘテロアリールアミノ;(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;(C6~C30)アリールホスフィン;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。本開示の1つの実施態様においては、その置換基が、それぞれ独立して、以下のものからなる群より選択される少なくとも1種である:(C1~C20)アルキル;(C5~C25)シクロアルキル;非置換、若しくは(C6~C25)アリールを用いて置換された、(5~25員)ヘテロアリール;非置換、若しくはジュウテリウム、(C1~C20)アルキル、及び/又は(C6~C18)アリールを用いて置換された(C6~C25)アリール;及び非置換のモノ-若しくはジ-(C6~C25)アリールアミノ。本開示のまた別の実施態様においては、その置換基が、それぞれ独立して、以下のものからなる群より選択される少なくとも1種である:(C1~C10)アルキル;(C5~C20)シクロアルキル;非置換、若しくは(C6~C18)アリールを用いて置換された(5~20員)ヘテロアリール;非置換、若しくはジュウテリウム、(C1~C10)アルキル、及び/又は(C6~C18)アリールを用いて置換された(C6~C20)アリール;及び非置換のジ(C6~C18)アリールアミノ。たとえば、その置換基は、以下のからなる群より選択される少なくとも1種であってよい:メチル;tert-ブチル;シクロヘキシル;非置換、若しくはジュウテリウム、メチル、及びtert-ブチルからなる群より選択される少なくとも1種を用いて置換されたフェニル;ナフチル;アントラセニル;フルオランテニル;フェニルを用いて置換されたフルオレニル;フェニルを用いて置換されたピリジル;フェニルを用いて置換されたベンゾイミダゾリル;フェノキサジニル;及びジフェニルアミノ。
本開示においては、「隣接する置換基を結合させることにより形成される環」は、少なくとも2個の隣接する置換基が、互いに結合するか又は縮合して、置換若しくは非置換、モノ-若しくはポリ-環状の(3~30員)脂環族若しくは芳香族の環、又はそれらの組合せを形成することを意味している。好ましくは、環は、置換若しくは非置換、モノ-若しくはポリ-環状、(3~26員)脂環族若しくは芳香族の環、又はそれらの組合せであり得る。より好ましくは、環は、非置換若しくは、(C6~C18)アリール及び(3~20員)ヘテロアリールの少なくとも1個を用いて置換された、モノ-若しくはポリ-環状、(5~25員)芳香族環であり得る。それに加えて、そのようにして形成された環には、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、好ましくはN、O、及びSから選択される少なくとも1個のヘテロ原子を含んでいてもよい。たとえば、その環が、ベンゼン環、シクロペンタン環、インダン環、フルオレン環、フェナントレン環、インドール環、キサンテン環などであってよい。
本開示においては、ヘテロアリール、ヘテロアリーレン、及びヘテロシクロアルキルには、それぞれ独立して、B、N、O、S、Si、及びPから選択される少なくとも1個のヘテロ原子が含まれていてよい。さらに、そのヘテロ原子が、以下のものからなる群より選択される、少なくとも1個と結合されていてよい:水素、ジュウテリウム、ハロゲン、シアノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(5~30員)ヘテロアリール、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシ、置換若しくは非置換のトリ(C1~C30)アルキルシリル、置換若しくは非置換のジ(C1~C30)アルキル(C6~C30)アリールシリル、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキルジ(C6~C30)アリールシリル、置換若しくは非置換のトリ(C6~C30)アリールシリル、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C1~C30)アルキルアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C2~C30)アルケニルアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(3~30員)ヘテロアリールアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(C2~C30)アルケニルアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(3~30員)ヘテロアリールアミノ、置換若しくは非置換の(C2~C30)アルケニル(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換の(C2~C30)アルケニル(3~30員)ヘテロアリールアミノ、及び置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール(3~30員)ヘテロアリールアミノ。
本開示の複数のホスト材料には、第一のホスト材料と第二のホスト材料とが含まれ、そこで、第一のホスト材料には式1で表される化合物が含まれ、及び第二のホスト材料には式11で表される化合物が含まれる。本開示の1つの実施態様においては、式1で表される化合物と式11で表される化合物とが、互いに異なっている。
式1においては、Ra及びRbは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、又は置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリールを表すか、又はRaとRbとが相互に結合されて、環を形成してもよい。Ra及びRbは、互いに同じであっても、或いは異なっていてもよい。本開示の1つの実施態様においては、Ra及びRbは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の(C1~C20)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C25)アリール、又は置換若しくは非置換の(5~25員)ヘテロアリールを表すか;又はRaとRbとが相互に結合されて、環を形成してもよい。本開示のまた別の実施態様においては、Ra及びRbが、それぞれ独立して、非置換の(C1~C10)アルキル、若しくは非置換の(C6~C18)アリールを表すか;又は、RaとRbとが相互に結合されて、環を形成してもよい。たとえば、Ra及びRbが、それぞれ独立して、メチル、エチル、プロピル、フェニル、又はナフチルであってよいか;又はRaとRbとが相互に結合されて、シクロペンタン環、インダン環、若しくはフルオレン環を形成してもよい。
式1において、X1~X4は、それぞれ独立して、N又はCRcを表し、及びX1~X4の内の少なくとも2個は、Nを表す。本開示の1つの実施態様においては、X1~X4のいずれか二つが、Nを表す。
式1において、Y1~Y4は、それぞれ独立して、N又はCRdを表し、及びY1~Y4の内の少なくとも1個は、Nを表す。本開示の1つの実施態様においては、Y1~Y4のいずれか1つ又は二つがNを表す。
Rc及びRdは、それぞれ独立して、-L-Arで表される。
Lは、単結合、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキレン、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリーレン、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリーレン又は置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキレンを表す。本開示の1つの実施形態において、Lは、単結合、置換若しくは非置換の(C6~C25)アリーレン又は置換若しくは非置換の(5~25員)ヘテロアリーレンを表す。本開示の別の実施形態において、Lは、単結合、非置換の(C6~C18)アリーレン、又は非置換の若しくは(C6~C18)アリールで置換された(5~20員)ヘテロアリーレンを表す。例えば、Lは、単結合、フェニレン、ナフチレン、ビフェニレン、ピリジレン、ピリミジニレン、フェニルで置換されたトリアジニレン、キナゾリニレン、又はカルバゾリレンであり得る。
Arは、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、シアノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、又は置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシを表すか、又は、次の式3若しくは4で表されるか;又は、少なくとも2個の隣接するArが、相互に結合されて環を形成してもよい。本開示の1つの実施態様においては、Arの少なくとも1個が、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、又は置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシを表すか;又は、下の式3若しくは4で表される。本開示のまた別の実施態様においては、Arが、水素、置換若しくは非置換の(C1~C20)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C25)アリール、又は置換若しくは非置換の(5~25員)ヘテロアリールを表すか;又は、下の式3若しくは4で表されるか;又は、少なくとも2個の隣接するArが、相互に結合されて、環を形成してもよい。本開示のさらに別の実施態様においては、Arが、水素、非置換の(C1~C10)アルキル、非置換若しくは、(C1~C6)アルキルを用いて置換された(C6~C18)アリール、又は非置換若しくは、(C6~C18)アリールを用いて置換された(5~20員)ヘテロアリールを表すか;又は、下の式3若しくは4で表されるか;又は、少なくとも2個の隣接するArが、相互に結合されて、環を形成してもよい。たとえば、Arは、水素、tert-ブチル、非置換、若しくはtert-ブチルを用いて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、フェナントレニル、アントラセニル、テルフェニル、ピリジル、ピリミジニル、ジフェニルトリアジニル、キノキサリニル、フェニルを用いて置換されたキナゾリニル、フェニルを用いて置換されたカルバゾリル、ジベンゾフラニル、又はジベンゾチオフェニルなどであってよいか:又は、下の式3で表されるか;又は、少なくとも2個の隣接するArが、相互に結合されて、ベンゼン環若しくはフェナントレン環を形成してもよい。
式3及び4において、*は、Lに結合されているサイトを表している。
本開示の1つの実施態様においては、式1は、以下の式1-4~1-10の少なくとも1つによって表すことができる:本開示のまた別の実施態様においては、式1は、以下の式1-4及び1-9の少なくとも1つによって表すことができる:
式1-1~1-10において、Ra、Rb、及びY1~Y4は、式1で定義されたものであり;L1~L5は、それぞれ独立して、式1の中のLで定義されたものと同じであり;及びAr1~Ar5は、それぞれ独立して、式1の中のArで定義されたものと同じである。
式1-1~1-10において、Ar1~Ar5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、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、又は置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシを表すか;又は、それぞれ独立して、式3又は4で表されるか;又は、Ar1とAr2とが相互に結合されて環を形成してもよいし、Ar3とAr4とが相互に結合されて環を形成してもよいし、或いはAr4とAr5とが相互に結合されて環を形成してもよい。本開示の1つの実施態様においては、Ar1~Ar5は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換の(C1~C20)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C25)アリール、又は置換若しくは非置換の(5~25員)ヘテロアリールを表すか;又は、それらは、それぞれ独立して、式3若しくは4により表されるか;又は、Ar1とAr2とが相互に結合されて環を形成するか、Ar3とAr4とが相互に結合されて環を形成するか、又はAr4とAr5とが相互に結合されて環を形成する。本開示のまた別の実施態様においては、Ar1~Ar5は、それぞれ独立して、水素、非置換の(C1~C10)アルキル、非置換若しくは(C1~C6)アルキルを用いて置換された(C6~C18)アリール、非置換若しくは(C6~C18)アリールを用いて置換された(5~20員)ヘテロアリールを表すか;又は、それぞれ独立して、式3若しくは4で表されるか;又は、Ar1とAr2とが相互に結合されて環を形成してもよいし、Ar3とAr4とが相互に結合されて環を形成してもよいし、或いは、Ar4とAr5とが相互に結合されて環を形成してもよい。たとえば、Ar1~Ar5は、それぞれ独立して、水素、tert-ブチル、非置換若しくは、tert-ブチルを用いて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、フェナントレニル、アントラセニル、テルフェニル、ピリジル、ピリミジニル、ジフェニルトリアジニル、キノキサリニル、フェニルを用いて置換されたキナゾリニル、フェニルを用いて置換されたカルバゾリル、ジベンゾフラニル、又はジベンゾチオフェニルなどであってよいか;又は、式3によって表されてよいか;又は、Ar1とAr2とが相互に結合されて、ベンゼン環又はフェナントレン環を形成してもよく、Ar3とAr4とが相互に結合されて、ベンゼン環又はフェナントレン環を形成してもよく、又はAr4とAr5とが相互に結合されて、ベンゼン環又はフェナントレン環を形成してもよい。
式2-1~2-4において、X1~X4及びY1~Y4は、式1で定義されたものであり;Raは、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、又はtert-ブチルを表し、及びRbは、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、又はフェニルを表す。本開示の1つの実施態様においては、Raが、メチル、エチル、又はn-プロピルを表し、及びRbが、メチル、エチル、n-プロピル、又はフェニルを表す。
式2-2において、環Aは、ベンゼン又はナフタレンを表す。
式2-4において、環Bは、存在しないか、或いはベンゼンを表す。
式1で表される本開示による化合物は、当業者に公知の合成方法、たとえば、(特許文献2)(公開日:2009年10月15日)、(特許文献3)(公開日:2017年1月9日)、(特許文献4)(公開日:2017年11月7日)などを参照するか、又は以下の反応スキーム1~3に従って、製造することができるが、これらに限定される訳ではない。
反応スキーム1~3において、それぞれの置換基は、式1において定義されたものであり、及びHalは、ハロゲンを表す。
本開示の式1によって表される化合物の例示的な合成例を上に挙げたが、当業者であれば、以下を容易に理解できるであろう。それらはすべて、ブッフヴァルト-ハートヴィヒクロスカップリング反応、N-アリール化反応、H-mont-媒介エーテル化反応、宮浦ホウ素化反応、鈴木クロスカップリング反応、分子内酸誘導環化反応、Pd(II)触媒酸化的環化反応、グリニャール反応、ヘック反応、環状脱水反応、SN1置換反応、SN2置換反応、及びホスフィン-媒介還元的環化反応などをベースとしたものであり、及び上述の反応は、上記式1で定義された通りであり、特定の合成例で特定されていない置換基が結合されている場合でも進行する。
本開示は、式1で表される有機エレクトロルミネッセント化合物を含む有機エレクトロルミネッセント材料及びそれらの材料を含む有機エレクトロルミネッセントデバイスを提供する。その材料は、本開示の有機エレクトロルミネッセント化合物のみからなっていてもよいし、或いは、有機エレクトロルミネッセント材料の中に慣用的に含まれている物質をさらに含んでいてもよい。
本開示の式1の有機エレクトロルミネッセント化合物は、発光層、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、正孔障壁層、及び電子障壁層の少なくとも1層の中に、好ましくは発光層の中に含まれていてよい。発光層の中で使用する場合、本開示の式1の有機エレクトロルミネッセント化合物は、ホスト材料として含まれることができる。好ましくは、その発光層には、1種又は複数のドーパントがさらに含まれていてよい。必要があれば、本開示の有機エレクトロルミネッセント化合物を、共ホスト材料として使用してもよい。すなわち、その発光層に、本開示の式1の有機エレクトロルミネッセント化合物(第一のホスト材料)以外に、第二のホスト材料としての有機エレクトロルミネッセント化合物をさらに含んでいてもよい。この場合においては、その第一のホスト材料と第二のホスト材料との重量比は、約1:99~約99:1までである。1つの層の中に、少なくとも2種の材料が含まれる場合には、それらは、混合物蒸発させて層を形成させてもよいし、或いは、同時に別々に共蒸発させて層を形成させてもよい。
式11において、
X及びYは、それぞれ独立して、-N=、-NR7-、-O-、又は-S-を表すが、ただし、X及びYのいずれか一方が-N=を表し、及びX及びYの他の一方が、-NR7-、-O-、又は-S-を表し;
R1は、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、又は置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリールを表し;
R2~R7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、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシ、置換若しくは非置換のトリ(C1~C30)アルキルシリル、置換若しくは非置換のジ(C1~C30)アルキル(C6~C30)アリールシリル、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキルジ(C6~C30)アリールシリル、置換若しくは非置換のトリ(C6~C30)アリールシリル、(C3~C30)脂肪族環及び(C6~C30)芳香族環の置換若しくは非置換の縮合環、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C1~C30)アルキルアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C2~C30)アルケニルアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(C2~C30)アルケニルアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(3~30員)ヘテロアリールアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(3~30員)ヘテロアリールアミノ、置換若しくは非置換の(C2~C30)アルケニル(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換の(C2~C30)アルケニル(3~30員)ヘテロアリールアミノ、又は置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール(3~30員)ヘテロアリールアミノを表すか、又は隣接した置換基と結合して環を形成してもよく;
Laは、単結合、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリーレン、又は置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリーレンを表し;及び
aは1を表し、b及びcは、それぞれ独立して、1又は2の整数を表し、及びdは、1~4の整数を表すが、ここで、b~dが、2以上の整数である場合には、R2のそれぞれ~R4のそれぞれは、同一であっても、異なっていてもよい。
X及びYは、それぞれ独立して、-N=、-NR7-、-O-、又は-S-を表すが、ただし、X及びYのいずれか一方が-N=を表し、及びX及びYの他の一方が、-NR7-、-O-、又は-S-を表し;
R1は、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、又は置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリールを表し;
R2~R7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、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシ、置換若しくは非置換のトリ(C1~C30)アルキルシリル、置換若しくは非置換のジ(C1~C30)アルキル(C6~C30)アリールシリル、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキルジ(C6~C30)アリールシリル、置換若しくは非置換のトリ(C6~C30)アリールシリル、(C3~C30)脂肪族環及び(C6~C30)芳香族環の置換若しくは非置換の縮合環、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C1~C30)アルキルアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C2~C30)アルケニルアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(C2~C30)アルケニルアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(3~30員)ヘテロアリールアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(3~30員)ヘテロアリールアミノ、置換若しくは非置換の(C2~C30)アルケニル(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換の(C2~C30)アルケニル(3~30員)ヘテロアリールアミノ、又は置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール(3~30員)ヘテロアリールアミノを表すか、又は隣接した置換基と結合して環を形成してもよく;
Laは、単結合、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリーレン、又は置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリーレンを表し;及び
aは1を表し、b及びcは、それぞれ独立して、1又は2の整数を表し、及びdは、1~4の整数を表すが、ここで、b~dが、2以上の整数である場合には、R2のそれぞれ~R4のそれぞれは、同一であっても、異なっていてもよい。
式11において、本開示の1つの実施態様においては、X及びYのいずれか一方が-N=を表し、及びX及びYの他の一方が-O-又は-S-を表す。たとえば、Xが-N=を表すときには、Yが-O-を表し;Xが-O-を表すときには、Yが-N=を表し;或いはXが-S-を表すときには、Yが-N=を表す。
式11において、本開示の1つの実施態様においては、R1が、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、又は置換若しくは非置換の(5~25員)ヘテロアリールを表す。本開示のまた別の実施態様においては、R1が、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、又は置換された(5~20員)ヘテロアリールを表す。たとえば、R1は以下のものであってよい:非置換のフェニル、非置換のビフェニル、非置換のナフチル、メチルを用いて置換されたフルオレニル、メチルを用いて置換されたベンゾフルオレニル、非置換のジベンゾフラニル、非置換のジベンゾチオフェニル、スピロ[フルオレン-フルオレン]イル、スピロ[フルオレン-ベンゾフルオレン]イル、又は非置換のピリジル。
式11において、本開示の1つの実施態様においては、R2~R7は、それぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換の(C6~C25)アリール、置換若しくは非置換の(3員~25員)ヘテロアリール、又は置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C6~C25)アリールアミノを表すか;又は、隣接する置換基と結合して置換若しくは非置換、モノ-若しくはポリ-環状、(C3~C30)脂環族若しくは芳香族環(その形成された脂環族若しくは芳香族環の炭素原子が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子を用いて置き換えらえてもよい)を形成してもよい。本開示のまた別の実施態様においては、R2~R7が、それぞれ独立して、水素、置換若しくは非置換の(C6~C25)アリール、置換若しくは非置換の(5~25員)ヘテロアリール、置換若しくは非置換のジ(C6~C18)アリールアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(3~30員)ヘテロアリールアミノ、又は置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール(3~30員)ヘテロアリールアミノを表すか;又は、相互に結合されて、置換若しくは非置換、モノ-若しくはポリ-環状、(C3~C25)脂環族若しくは芳香族環(その形成された脂環族若しくは芳香族環の炭素原子が、窒素及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子を用いて置き換えらえてもよい)を形成してもよく、及びそれらのヘテロアリールには、B、N、O、S、Si、及びPから選択される少なくとも1個のヘテロ原子が含まれていてよい。具体的には、R1、R5、及びR6は、それぞれ独立して以下のものであってよい:置換若しくは非置換のフェニル、置換若しくは非置換のナフチル、置換若しくは非置換のビフェニル、置換若しくは非置換のテルフェニル、置換若しくは非置換のフェナントレニル、置換若しくは非置換のフルオレニル、置換若しくは非置換のベンゾフルオレニル、置換若しくは非置換のトリフェニレニル、置換若しくは非置換のスピロビフルオレニル、置換若しくは非置換のピリジル、置換若しくは非置換のトリアジニル、置換若しくは非置換のピリミジニル、置換若しくは非置換のキノリル、置換若しくは非置換のキナゾリニル、置換若しくは非置換のキノキサリニル、置換若しくは非置換のベンゾキナゾリニル、置換若しくは非置換のベンゾキノキサリニル、置換若しくは非置換のベンゾフロピリミジニル、置換若しくは非置換のカルバゾリル、置換若しくは非置換のジベンゾチオフェニル、置換若しくは非置換のベンゾチオフェニル、置換若しくは非置換のジベンゾフラニル、置換若しくは非置換のベンゾフラニル、置換若しくは非置換のナフチリジニル、置換若しくは非置換のベンゾナフトフラニル、又は置換若しくは非置換のベンゾナフトチオフェニル。たとえば、R5及びR6の少なくとも1個が、それぞれ独立して、以下のものからなる群より選択される少なくとも1種であってよい:置換若しくは非置換のフェニル、置換若しくは非置換のo-ビフェニル、置換若しくは非置換のm-ビフェニル、置換若しくは非置換のp-ビフェニル、置換若しくは非置換のフルオレニル、置換若しくは非置換のナフチル、置換若しくは非置換のフェナントレニル、置換若しくは非置換のジベンゾフラニル、置換若しくは非置換のジベンゾチオフェニル、又は置換若しくは非置換のベンゾフルオレニル。たとえば、R1が、フェニル、ビフェニル、又はピリジルであってよく;R2及びR3が水素であってよく;R4が水素又はフェニルであってよく;R5及びR6が、それぞれ独立して、置換されたフェニル、ナフチル、ビフェニル、フェナントレニル、ジメチルフルオレニル、ジフェニルフルオレニル、ナフチルフェニル、フェニルナフチル、ジメチルベンゾフルオレニル、テルフェニル、スピロビフルオレニル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、ジベンゾチオフェニル、非置換若しくはフェニルを用いて置換されたジベンゾフラニル、フェニルを用いて置換されたカルバゾリル、又はベンゾナフトフラニルであってよく;及び、その置換されたフェニルの置換基が、ジュウテリウム、メチル、及びtert-ブチルの少なくとも1個を用いて置換されたフェニル;アントラセニル;フルオランテニル;フェニルフルオレニル;シクロヘキシル;フェニルを用いて置換されたピリジル;フェノキサジニル;及びフェニルを用いて置換されたベンゾイミダゾリルの少なくとも1種であってよい。
式11において、本開示の1つの実施態様においては、a~cは、それぞれ独立して、1を表し、及びdは、1又は2を表す。
式11において、本開示の1つの実施態様においては、Laが、単結合、又は置換若しくは非置換の(C6~C18)アリーレンを表す。本開示のまた別の実施態様においては、Laが、単結合、又は非置換の(C6~C12)アリーレンを表す。たとえば、Laが、単結合或いは非置換のフェニレンであってよい。
式11-1~11-3において、R1~R6、La、及びa~dは、式11で定義されたものである。
化合物C-1~C-102の少なくとも1個と、化合物H1-1~H1-101の少なくとも1個とを組み合わせて、有機エレクトロルミネッセントデバイスの中で使用してもよい。
本開示による式11で表される化合物は、当業者に公知の合成方法、たとえば、(特許文献5)(公開日:2017年3月2日)、及び(特許文献6)(公開日:2018年9月5日)を参照して、製造することができるが、これらに限定されない。
本開示の有機エレクトロルミネッセントデバイスに含まれるドーパントは、少なくとも1種のリン光性又は蛍光性ドーパントであり得、且つ好ましくはリン光性ドーパントである。本開示による有機エレクトロルミネッセントデバイスに適用されるリン光性ドーパント材料に特段の制限はないが、好ましくは、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)及び白金(Pt)の金属化錯化合物から選択され得、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-金属化錯化合物から選択され、さらにより好ましくは、オルト-金属化イリジウム錯化合物から選択され得る。
式101において、
Lは、以下の構造1~3:
から選択され、
R100~R103は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、非置換又はジュウテリウム及び/又はハロゲンで置換された(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、シアノ、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール又は置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシを表すか;又はR100~R103の隣接するものは、ピリジンと共に、例えば置換若しくは非置換の、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又はインデノキノリンと相互に結合して環を形成し得;
R104~R107は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、非置換又はジュウテリウム及び/又はハロゲンで置換された(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、シアノ又は置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシを表すか;又はR104~R107の隣接するものは、ベンゼンと共に、例えば置換若しくは非置換、ナフタレン、フルオレン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イデノピリジン、ベンゾフロピリジン又はベンゾチエノピリジンと相互に結合して環を形成し得;
R201~R220は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、非置換であるか、若しくはジュウテリウム及び/又はハロゲンで置換された(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル又は置換若しくは非置換の(C6~C30)アリールを表すか;又はR201~R220の隣接するものは、相互に結合されて置換若しくは非置換の環を形成し得;及び
sは、整数の1~3を表す。
Lは、以下の構造1~3:
R100~R103は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、非置換又はジュウテリウム及び/又はハロゲンで置換された(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、シアノ、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール又は置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシを表すか;又はR100~R103の隣接するものは、ピリジンと共に、例えば置換若しくは非置換の、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又はインデノキノリンと相互に結合して環を形成し得;
R104~R107は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、非置換又はジュウテリウム及び/又はハロゲンで置換された(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、シアノ又は置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシを表すか;又はR104~R107の隣接するものは、ベンゼンと共に、例えば置換若しくは非置換、ナフタレン、フルオレン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イデノピリジン、ベンゾフロピリジン又はベンゾチエノピリジンと相互に結合して環を形成し得;
R201~R220は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、非置換であるか、若しくはジュウテリウム及び/又はハロゲンで置換された(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル又は置換若しくは非置換の(C6~C30)アリールを表すか;又はR201~R220の隣接するものは、相互に結合されて置換若しくは非置換の環を形成し得;及び
sは、整数の1~3を表す。
本開示による有機エレクトロルミネッセントデバイスは、第一の電極、第二の電極、及びその第一の電極とその第二の電極との間に少なくとも1層の有機層を有している。
第一及び第二の電極の内の一方が、アノードであって、他方がカソードであってよい。その有機層には発光層が含まれ、さらに、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、正孔障壁層、及び電子障壁層から選択される少なくとも1層が含まれていてもよい。それらの層のそれぞれがさらに、複数の層として構成されていてもよい。
第一及び第二の電極はそれぞれ、透過型導電性材料、又は半透過型若しくは反射型導電性材料で形成されていてよい。その有機エレクトロルミネッセントデバイスは、その第一及び第二の電極を形成する材料に応じて、上面発光タイプ、底面発光タイプ、又は両面発光タイプであってよい。それに加えて、正孔注入層を、p-ドーパントを用いてさらにドープさせてもよく、及び電子注入層を、n-ドーパントを用いてさらにドープさせてもよい。
その有機層にはさらに、アリールアミンベースの化合物及びスチリルアリールアミンベースの化合物からなる群より選択される、少なくとも1種の化合物が含まれていてもよい。
さらに、本開示の有機エレクトロルミネッセントデバイスにおいては、その有機層にさらに、以下のものからなる群より選択される、少なくとも1種の金属が含まれていてもよい:周期律表の第1族の金属、第2族の金属、第4周期の遷移金属、第5周期の遷移金属、ランタニド、及びd-遷移元素の有機金属、又はその金属を含む少なくとも1種の錯化合物。
それに加えて、本開示の有機エレクトロルミネッセントデバイスには、本開示の化合物に加えて、当分野で公知の青色、赤色、又は緑色エレクトロルミネッセント化合物を含む、少なくとも1層の発光層をさらに含むことにより、白色光を発光することもできる。必要があれば、黄色又は橙色の発光層をさらに含むこともできる。
本開示の有機エレクトロルミネッセントデバイスにおいては、カルコゲニド層、金属ハライド層、及び金属酸化物層から選択される少なくとも1層(以後においては、「表面層」と呼ぶ)を、一方又は両方の電極の内側表面に配置するのが好ましい。具体的には、ケイ素又はアルミニウムのカルコゲニド(酸化物を含む)層を、エレクトロルミネッセント媒体層のアノード表面の上に配置するのが好ましく、及び金属ハライド層又は金属酸化物層を、エレクトロルミネッセント媒体層のカソード表面の上に配置するのが好ましい。そのような表面層が、その有機エレクトロルミネッセントデバイスに操作安定性を付与する。好ましくは、カルコゲニドとしては、SiOX(1≦X≦2)、AlOX(1≦X≦1.5)、SiON、SiAlONなどが挙げられ;金属ハライドとしては、LiF、MgF2、CaF2、希土類金属フッ化物などが挙げられ;及び金属酸化物としては、Cs2O、Li2O、MgO、SrO、BaO、CaOなどが挙げられる。
アノードと発光層との間に、正孔注入層、正孔輸送層、電子障壁層、又はそれらの組合せを使用することができる。正孔注入層は、アノードから正孔輸送層又は電子障壁層への正孔注入障壁(すなわち、正孔注入電圧)を低下させる目的で、多層としてもよく、その場合、その多層のそれぞれでは、2種の化合物を同時に使用してもよい。その正孔輸送層又は電子障壁層が、多層であってもよい。
発光層とカソードとの間に電子緩衝層、正孔障壁層、電子輸送層、電子注入層、又はそれらの組合せを使用することもできる。電子の注入を制御し、発光層と電子注入層との間の界面の性質を改良する目的で、その電子緩衝層は多層であってもよく、その場合、その多層のそれぞれで、2種の化合物を同時に使用してもよい。その正孔障壁層又は電子輸送層が多層であってもよいが、その場合それぞれの多層で、複数の化合物を使用してもよい。
アノードと発光層との間、又はカソードと発光層との間に、発光補助層を配置してもよい。アノードと発光層との間に発光補助層を配置する場合には、正孔注入及び/又は正孔輸送を促進させるため、又は電子のオーバーフローを防止するために、それを使用することができる。カソードと発光層との間に発光補助層を配置する場合には、電子注入及び/又は電子輸送を促進させるため、又は正孔のオーバーフローを防止するために、それを使用することができる。さらに、正孔輸送層(又は正孔注入層)と発光層との間に正孔補助層を配置してもよく、それが、正孔輸送速度(又は正孔注入速度)を増進又は阻止するのに有効であって、それによって、電荷のバランスを制御することが可能となる。さらに、電子障壁層を正孔輸送層(又は正孔注入層)と発光層との間に配置して、発光層の内部にエキシトンを閉じ込めて、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り、発光のリークを防止することができる。有機エレクトロルミネッセントデバイスに2層以上の正孔輸送層が含まれている場合には、追加として含まれる正孔輸送層を、正孔補助層又は電子障壁層として使用することが可能である。発光補助層、正孔補助層、又は電子障壁層が、その有機エレクトロルミネッセントデバイスの効率及び/又は寿命を改良する効果を有する可能性がある。
好ましくは、本開示の有機エレクトロルミネッセントデバイスにおいては、電子輸送化合物と還元性ドーパントとの混合領域、又は正孔輸送化合物と酸化性ドーパントとの混合領域を、対になった電極の少なくとも1つの表面上に配置してもよい。この場合においては、電子輸送化合物が還元されてアニオンとなり、その結果、その混合領域から発光媒体への電子の注入及び輸送が、より容易となる。さらには、正孔輸送化合物が酸化されてカチオンとなり、その結果、その混合領域から発光媒体への正孔の注入及び輸送が、より容易となる。酸化性ドーパントには、各種のルイス酸及びアクセプター化合物が含まれ、及び還元性ドーパントには、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、及びそれらの混合物が含まれているのが好ましい。還元性ドーパント層を電荷発生層として採用して、2層以上の発光層を有し、白色光を発する有機エレクトロルミネッセントデバイスを調製することができる。
本開示による有機エレクトロルミネッセント材料は、白色有機発光素子のための発光材料として使用することができる。白色有機発光素子については、例えば、R(赤色)、G(緑色)又はYG(黄緑色)及びB(青色)発光部品の配置に応じて、例えば平行並列構造又は積層構造又は色変換材料(CCM)方法などのような各種の構造が提案されている。本開示による有機エレクトロルミネッセント材料は、量子ドット(QD)を含む有機エレクトロルミネッセントデバイスに使用することも可能である。
本開示の有機エレクトロルミネッセントデバイスのそれぞれの層を形成させるためには、乾式膜形成法たとえば、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンプレーティング法など、又は湿式膜形成法たとえば、インクジェット印刷法、ノズル印刷法、スロットコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法などを使用することができる。本開示の第一及び第二のホスト化合物を使用して膜を形成させる場合、共蒸発プロセス又は混合物-蒸発プロセスが実施される。
湿式膜形成法を使用する場合には、それぞれの層を形成する物質を、各種好適な溶媒たとえば、エタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの中に溶解させるか又は拡散させることによって、薄膜を形成させることができる。その溶媒は、それぞれの層を形成させる物質を溶解又は拡散させることが可能で、膜形成性能に何の問題もない溶媒なら、いかなるものであってもよい。
それに加えて、本開示の有機エレクトロルミネッセントデバイスを使用することによって、ディスプレイシステム、たとえばスマートフォン、タブレット、ノートパソコン、PC、TV、又は自動車用のディスプレイシステム;又は、照明システム、たとえば屋外若しくは屋内用照明システムを製造することが可能である。
以後において、本開示の代表的化合物を参照しながら、本開示による化合物の調製方法、及びそれらの性質を詳しく説明する。しかしながら、以下の実施例によって、本開示が限定されることはない。
化合物1-1の合成
化合物A(2,3-ジクロロ-5,6-ジフェニルピラジン)(9g、30mmol)及び化合物B(9H-フルオレン)(10g、60mmol)を150mLのTHFの中に溶解させ、それにCs2CO3(29.3g、90mmol)を添加し、次いでその混合物を、48時間リフラックスさせた。その後で、その混合物を減圧下で蒸留し、カラムクロマトグラフィーにより分離すると、化合物1-1が得られた(9g、収率:70%)。
化合物A(2,3-ジクロロ-5,6-ジフェニルピラジン)(9g、30mmol)及び化合物B(9H-フルオレン)(10g、60mmol)を150mLのTHFの中に溶解させ、それにCs2CO3(29.3g、90mmol)を添加し、次いでその混合物を、48時間リフラックスさせた。その後で、その混合物を減圧下で蒸留し、カラムクロマトグラフィーにより分離すると、化合物1-1が得られた(9g、収率:70%)。
化合物1-2の合成
化合物1-1(10.5g、24.4mmol)、化合物A(2,3-ジクロロ-5,6-ジフェニルピラジン)(14.6g、48.7mmol)、Pd2(dba)3(3.3g、3.6mmol)、配位子(トリフェニルホスフィン)(1.9g、7.3mmol)、及び250mLのトルエンを、室温、窒素雰囲気下で撹拌した。30mLのKOtBu(THF中1M)を、その混合物に添加し、リフラックス下、18時間撹拌した。その混合物を冷却して室温とし、それに蒸留水を添加した。酢酸エチルを用いてその有機層を抽出し、カラムクロマトグラフィーにより分離すると、化合物1-2が得られた(7g、収率:42%)。
化合物1-1(10.5g、24.4mmol)、化合物A(2,3-ジクロロ-5,6-ジフェニルピラジン)(14.6g、48.7mmol)、Pd2(dba)3(3.3g、3.6mmol)、配位子(トリフェニルホスフィン)(1.9g、7.3mmol)、及び250mLのトルエンを、室温、窒素雰囲気下で撹拌した。30mLのKOtBu(THF中1M)を、その混合物に添加し、リフラックス下、18時間撹拌した。その混合物を冷却して室温とし、それに蒸留水を添加した。酢酸エチルを用いてその有機層を抽出し、カラムクロマトグラフィーにより分離すると、化合物1-2が得られた(7g、収率:42%)。
化合物C-43の合成
塩化ニッケル(1.5g、11.8mmol)、トリフェニルホスフィン(12.4g、47.2mmol)、及び50mLのDMFを、窒素雰囲気下60℃で撹拌した。その混合物に、亜鉛粉(0.77g、11.8mmol)及び10mLのDMFを添加し、その混合物を90分間撹拌した。その混合物に、化合物1-2(4.1g、5.9mmol)及び40mLのDMFを添加し、その混合物を、2時間撹拌した。その混合物を冷却して室温とし、それに蒸留水を添加した。その混合物を減圧下に濾過し、そのようにして得られた固形物を、カラムクロマトグラフィーにより分離すると、化合物C-43が得られた(3.4g、収率:92%)。
塩化ニッケル(1.5g、11.8mmol)、トリフェニルホスフィン(12.4g、47.2mmol)、及び50mLのDMFを、窒素雰囲気下60℃で撹拌した。その混合物に、亜鉛粉(0.77g、11.8mmol)及び10mLのDMFを添加し、その混合物を90分間撹拌した。その混合物に、化合物1-2(4.1g、5.9mmol)及び40mLのDMFを添加し、その混合物を、2時間撹拌した。その混合物を冷却して室温とし、それに蒸留水を添加した。その混合物を減圧下に濾過し、そのようにして得られた固形物を、カラムクロマトグラフィーにより分離すると、化合物C-43が得られた(3.4g、収率:92%)。
以後において、本開示による有機エレクトロルミネッセントデバイス(OLED)の製造方法、並びにそれらの発光効率及び寿命性能を詳しく説明する。しかしながら、以下の実施例によって、本開示が限定されることはない。
デバイス実施例1:本開示による有機エレクトロルミネッセント化合物を含むOLEDの製造
本開示によるOLEDを製造した。OLEDのためのガラス基板(ジオマテック(株)、日本)の上の透明電極のインジウムスズ酸化物(ITO)薄膜(10Ω/sq)を、アセトン及びイソプロピルアルコールを順に用いて、超音波洗浄にかけ、次いでイソプロパノール中で保存した。次いでそのITO基板を、真空蒸着装置の基板ホルダーの上に装着した。化合物HI-1を真空蒸着装置のセルの中に導入し、及び化合物HT-1を、その真空蒸着装置の別のセルの中に導入した。それら二つの物質を、異なった速度で蒸発させて、化合物HI-1を、化合物HI-1及び化合物HT-1の合計量を基準にして3重量%のドーピング量で蒸着させて、そのITO基板の上に、10nmの厚みを有する正孔注入層を形成させた。次いで、その正孔注入層の上に、化合物HT-1を蒸着させて、80nmの厚みを有する第一の正孔輸送層を形成させた。次いで、化合物HT-2を、その真空蒸着装置の別のセルの中に導入し、そのセルに電流を印加させることによって蒸発させ、それによって第一の正孔輸送層の上に、60nmの厚みを有する第二の正孔輸送層を形成させた。正孔注入層及び正孔輸送層を形成させた後、その上に、以下のようにして発光層を形成させた:化合物C-43をホストとして、真空蒸着装置のセル内に導入し、化合物D-39をドーパントとして、別のセルに導入した。それら2つのホスト材料を異なる比率で蒸発させ、ホストとドーパントとの合計量を基準にして3重量%の量でドーパントを蒸着させて、第二の正孔輸送層の上に、40nmの厚みを有する発光層を形成させた。化合物ETL-1及び化合物EIL-1を50:50の重量比で蒸発させて、その発光層の上に、35nmの厚みを有する電子輸送層を形成させた。その電子輸送層の上に、化合物EIL-1を2nmの厚みを有する電子注入層として蒸着させた後、80nmの厚みを有するAlカソードを、その電子注入層の上に、別の真空蒸着装置により蒸着させた。こうしてOLEDを製造した。OLEDの製造に使用されたすべての材料は、10-6torrで真空昇華させることにより精製した。
本開示によるOLEDを製造した。OLEDのためのガラス基板(ジオマテック(株)、日本)の上の透明電極のインジウムスズ酸化物(ITO)薄膜(10Ω/sq)を、アセトン及びイソプロピルアルコールを順に用いて、超音波洗浄にかけ、次いでイソプロパノール中で保存した。次いでそのITO基板を、真空蒸着装置の基板ホルダーの上に装着した。化合物HI-1を真空蒸着装置のセルの中に導入し、及び化合物HT-1を、その真空蒸着装置の別のセルの中に導入した。それら二つの物質を、異なった速度で蒸発させて、化合物HI-1を、化合物HI-1及び化合物HT-1の合計量を基準にして3重量%のドーピング量で蒸着させて、そのITO基板の上に、10nmの厚みを有する正孔注入層を形成させた。次いで、その正孔注入層の上に、化合物HT-1を蒸着させて、80nmの厚みを有する第一の正孔輸送層を形成させた。次いで、化合物HT-2を、その真空蒸着装置の別のセルの中に導入し、そのセルに電流を印加させることによって蒸発させ、それによって第一の正孔輸送層の上に、60nmの厚みを有する第二の正孔輸送層を形成させた。正孔注入層及び正孔輸送層を形成させた後、その上に、以下のようにして発光層を形成させた:化合物C-43をホストとして、真空蒸着装置のセル内に導入し、化合物D-39をドーパントとして、別のセルに導入した。それら2つのホスト材料を異なる比率で蒸発させ、ホストとドーパントとの合計量を基準にして3重量%の量でドーパントを蒸着させて、第二の正孔輸送層の上に、40nmの厚みを有する発光層を形成させた。化合物ETL-1及び化合物EIL-1を50:50の重量比で蒸発させて、その発光層の上に、35nmの厚みを有する電子輸送層を形成させた。その電子輸送層の上に、化合物EIL-1を2nmの厚みを有する電子注入層として蒸着させた後、80nmの厚みを有するAlカソードを、その電子注入層の上に、別の真空蒸着装置により蒸着させた。こうしてOLEDを製造した。OLEDの製造に使用されたすべての材料は、10-6torrで真空昇華させることにより精製した。
製造されたOLEDは、4.2Vの駆動電圧、26.0cd/Aの発光効率、及び1,000nitの輝度で赤色の発光色を有していた。
デバイス実施例1からは、次のことが確認できる:本開示による有機エレクトロルミネッセント化合物は、従来からの有機エレクトロルミネッセント化合物に比較して、優れた発光性能、特に駆動電圧/発光効率を有するOLEDを製造することが可能である。本開示による化合物が、慣用される化合物よりも低い分子軌道エネルギーレベルを有しているために、ホストとして電子を輸送するのに有利であると理解される。たとえば、本開示の有機エレクトロルミネッセント化合物である化合物C-43及び従来からの有機エレクトロルミネッセント化合物である化合物Aの、HOMO(最高被占軌道)エネルギー及びLUMO(最低空軌道)エネルギーを比較して、表1に示す。
デバイス実施例2:第一及び第二のホスト化合物を用いて共蒸着させOLEDの製造
デバイス実施例1と同様にしてOLEDを製造したが、ただし、下の表2で示した第一及び第二のホスト化合物は、それぞれ、発光層のホストとして真空蒸着装置の二つのセルの中に導入し、蒸着させた。
デバイス実施例1と同様にしてOLEDを製造したが、ただし、下の表2で示した第一及び第二のホスト化合物は、それぞれ、発光層のホストとして真空蒸着装置の二つのセルの中に導入し、蒸着させた。
比較例1:ホストとして、比較例の化合物を含むOLEDの製造
デバイス実施例1と同様にしてOLEDを製造したが、但し、化合物C-43に代えて、H1-9を、その発光層のホストとして使用した。
デバイス実施例1と同様にしてOLEDを製造したが、但し、化合物C-43に代えて、H1-9を、その発光層のホストとして使用した。
そのデバイス実施例及び比較例で製造されたOLEDの、駆動電圧、発光効率、及び1,000nitの輝度での発光色を、表2に示す。
上の表2から、次のことが確認できる:本開示の式1で表される化合物、及び本開示の式11で表される化合物を含む複数のホスト材料を使用したOLEDは、式11で表される化合物を単一のホスト材料として使用したOLEDよりも、低い駆動電圧及び高い発光効率を示す。
デバイス実施例及び比較例で使用した化合物を、表3に示す。
Claims (10)
- 次の式1:
Ra及びRbは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、又は置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリールを表すか、又はRaとRbとが相互に結合されて、環を形成してもよく;
X1~X4は、それぞれ独立して、N又はCRcを表し、及びX1~X4の内の少なくとも2個は、Nを表し;
Y1~Y4は、それぞれ独立して、N又はCRdを表し、及びY1~Y4の内の少なくとも1個は、Nを表し;
Rc及びRdは、それぞれ独立して、-L-Arで表され;
Lは、単結合、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキレン、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリーレン、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリーレン、又は置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキレンを表し;
Arは、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、シアノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、又は置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシを表すか、又は、次の式3若しくは4で表され:
Ra1、Ra2、Rb1、Rb2、及びRb3は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、又は置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキルを表し、及び
*は、Lに結合されたサイトを表すか;又は
少なくとも2個の隣接するArが、相互に結合されて、環を形成してもよい]
で表される、有機エレクトロルミネッセント化合物。 - Arの少なくとも1個が、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、又は置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシを表すか;又は、式3若しくは4で表される、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセント化合物。
- 前記置換されたアルキル(アルキレン)、前記置換されたアリール(アリーレン)、前記置換されたヘテロアリール(アリーレン)、前記置換されたシクロアルキル(アルキレン)、及び前記置換されたアルコキシの前記置換基が、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;ホスフィンオキシド;(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、若しくは(C6~C30)アリールを用いて置換された(5~30員)ヘテロアリール;非置換、若しくは(5~30員)ヘテロアリールを用いて置換された(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;(C3~C30)脂肪族環と(C6~C30)芳香族環との縮合環基;アミノ;モノ-若しくはジ-(C1~C30)アルキルアミノ;モノ-若しくはジ-(C2~C30)アルケニルアミノ;非置換、若しくは(C1~C30)アルキルを用いて置換されたモノ-若しくはジ-(C6~C30)アリールアミノ;モノ-若しくはジ-(3~30員)ヘテロアリールアミノ;(C1~C30)アルキル(C2~C30)アルケニルアミノ;(C1~C30)アルキル(C6~C30)アリールアミノ;(C1~C30)アルキル(3~30員)ヘテロアリールアミノ;(C2~C30)アルケニル(C6~C30)アリールアミノ;(C2~C30)アルケニル(3~30員)ヘテロアリールアミノ;(C6~C30)アリール(3~30員)ヘテロアリールアミノ;(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;(C6~C30)アリールホスフィン;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より選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセント化合物。
- 第一のホスト材料及び第二のホスト材料を含む複数のホスト材料であって、前記第一のホスト材料が、請求項1に記載の式1で表される前記化合物を含み、及び前記第二のホスト材料が、次の式11:
X及びYは、それぞれ独立して、-N=、-NR7-、-O-、又は-S-を表すが、ただし、X及びYのいずれか一方が-N=を表し、及びX及びYの他の一方が、-NR7-、-O-、又は-S-を表し;
R1は、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、又は置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリールを表し;
R2~R7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、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール、置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリール、置換若しくは非置換の(C3~C30)シクロアルキル、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルコキシ、置換若しくは非置換のトリ(C1~C30)アルキルシリル、置換若しくは非置換のジ(C1~C30)アルキル(C6~C30)アリールシリル、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキルジ(C6~C30)アリールシリル、置換若しくは非置換のトリ(C6~C30)アリールシリル、(C3~C30)脂肪族環及び(C6~C30)芳香族環の置換若しくは非置換の縮合環基、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C1~C30)アルキルアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C2~C30)アルケニルアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(C2~C30)アルケニルアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換のモノ-若しくはジ-(3~30員)ヘテロアリールアミノ、置換若しくは非置換の(C1~C30)アルキル(3~30員)ヘテロアリールアミノ、置換若しくは非置換の(C2~C30)アルケニル(C6~C30)アリールアミノ、置換若しくは非置換の(C2~C30)アルケニル(3~30員)ヘテロアリールアミノ、又は置換若しくは非置換の(C6~C30)アリール(3~30員)ヘテロアリールアミノを表すか、又は隣接した置換基と結合して環を形成してもよく;
Laは、単結合、置換若しくは非置換の(C6~C30)アリーレン、又は置換若しくは非置換の(3~30員)ヘテロアリーレンを表し;及び
aは1を表し、b及びcは、それぞれ独立して、1又は2の整数を表し、及びdは、1~4の整数を表すが、ここで、b~dが、2以上の整数である場合には、R2のそれぞれ~R4のそれぞれは、同一であっても、異なっていてもよい]
で表される化合物を含む、複数のホスト材料。 - 請求項1に記載の前記有機エレクトロルミネッセント化合物を含む、有機エレクトロルミネッセントデバイス。
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