JP2022539023A - 有機光電子素子用化合物、有機光電子素子用組成物、有機光電子素子および表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
XはOまたはSであり、
a1*~a4*のうち隣接した2つはそれぞれb1*およびb2*と連結され、
a1*~a4*のうちb1*およびb2*と連結されていない残りはそれぞれ独立して、C-Raであり、
RaおよびR1~R8はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
RaおよびR1~R8のうちの少なくとも1つは下記の化学式Aで表現される基であり、
Z1~Z5はそれぞれ独立して、NまたはC-Rbであり、
Z1~Z5のうちの少なくとも1つはNであり、
Rbはそれぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1~C20アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、またはこれらの組み合わせであり、
R1~R4およびRbはそれぞれ独立して存在するか、隣接した基が連結されて置換もしくは非置換の脂肪族の単環式環、置換もしくは非置換の脂肪族の多環式環、置換もしくは非置換の芳香族の単環式環、置換もしくは非置換の芳香族の多環式環、置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の単環式環、または置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の多環式環を形成し、
前記「置換」とは、少なくとも1つの水素が重水素、シアノ基、C1~C10アルキル基、またはC6~C20アリール基で置換されていることを意味する。
Ar1は置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
環Bは下記の化学式B-1または化学式B-2で表され、
前記化学式B-2の*d1~*d4のうち隣接した2つは連結地点であり、連結されていない残りの2つはそれぞれ独立して、C-Rdであり、
RdおよびR9およびR14はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換のアミン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
RdおよびR9およびR14のうちの少なくとも1つは下記の化学式Cで表現される基であり、
Ld~Lfはそれぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換のC6~C20アリーレン基であり、
ReおよびRfはそれぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
*は連結地点であり;
Y1およびY2はそれぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6~C20アリール基、または置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基であり、
化学式4の隣接した2つの*は化学式5と連結され、
化学式5と連結されていない化学式4の*はそれぞれ独立して、C-Lg-Rgであり、
Lg、L1およびL2はそれぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換のC6~C20アリーレン基であり、
RgおよびR15~R18はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは非置換のアミン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基である。
XはOまたはSであり、
a1*~a4*のうち隣接した2つはそれぞれb1*およびb2*と連結され、
a1*~a4*のうちb1*およびb2*と連結されていない残りはそれぞれ独立して、C-Raであり、
RaおよびR1~R8はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
RaおよびR1~R8のうちの少なくとも1つは下記の化学式Aで表現される基であり、
Z1~Z5はそれぞれ独立して、NまたはC-Rbであり、
Z1~Z5のうちの少なくとも1つはNであり、
Rbはそれぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1~C20アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、またはこれらの組み合わせであり、
R1~R3およびRbはそれぞれ独立して存在するか、隣接した基が連結されて置換もしくは非置換の脂肪族の単環式環、置換もしくは非置換の脂肪族の多環式環、置換もしくは非置換の芳香族の単環式環、置換もしくは非置換の芳香族の多環式環、置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の単環式環、または置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の多環式環を形成し、
前記「置換」とは、少なくとも1つの水素が重水素、シアノ基、C1~C10アルキル基、またはC6~C20アリール基で置換されていることを意味する。
Ar1は置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
環Bは下記の化学式B-1または化学式B-2で表され、
前記化学式B-2の*d1~*d4のうち隣接した2つは連結地点であり、連結されていない残りの2つはそれぞれ独立して、C-Rdであり、
RdおよびR9およびR14はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換のアミン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
RdおよびR9およびR14のうちの少なくとも1つは下記の化学式Cで表現される基であり、
Ld~Lfはそれぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換のC6~C20アリーレン基であり、
ReおよびRfはそれぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
*は連結地点であり;
Y1およびY2はそれぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6~C20アリール基、または置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基であり、
化学式4の隣接した2つの*は化学式5と連結され、
化学式5と連結されていない化学式4の*はそれぞれ独立して、C-Lg-Rgであり、
Lg、L1およびL2はそれぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換のC6~C20アリーレン基であり、
RgおよびR15~R18はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは非置換のアミン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基である。
Lg1~Lg4は前述したL1およびL2の定義と同じであり、
Rg1~Rg4は前述したR15~R18の定義と同じである。
Rg1~Rg4およびR15~R18はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のピリジニル基、置換もしくは非置換のカルバゾリル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。
具体的な一実施例において、前記Rg1~Rg4はそれぞれ水素であり、R15~R18はそれぞれ独立して、水素、またはフェニル基であってもよい。
本発明の化合物のより具体的な例として提示された化合物を下記の段階により合成した。
合成例1:化合物A-6の合成
合成例2:化合物A-7の合成
合成例3:化合物A-5の合成
合成例4:化合物B-34の合成
KR10-2018-0129656Aに開示された内容を参照して化合物B-34を合成した。
比較合成例1:化合物C-1の合成
KR10-1970000B1に開示された内容を参照して化合物C-1を合成した。
比較合成例2:化合物C-2の合成
(有機発光素子の作製)
実施例1
ITO(Indium tin oxide)が1500Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板を、蒸留水超音波洗浄した。蒸留水洗浄が終わると、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールなどの溶剤で超音波洗浄をし乾燥させた後、プラズマ洗浄機に移送させた後、酸素プラズマを用いて前記基板を10分間洗浄した後、真空蒸着機に基板を移送した。このように用意されたITO透明電極を陽極として用いてITO基板の上部に化合物Aを真空蒸着して700Åの厚さの正孔注入層を形成し、前記注入層の上部に化合物Bを50Åの厚さに蒸着した後、化合物Cを700Åの厚さに蒸着して正孔輸送層を形成した。前記正孔輸送層の上部に化合物C-1を400Åの厚さに蒸着して正孔輸送補助層を形成した。正孔輸送補助層の上部に化合物A-6をホストとして用い、ドーパントとして[Ir(piq)2acac]2wt%にドーピングして真空蒸着で400Åの厚さの発光層を形成した。次に、前記発光層の上部に化合物DとLiqを同時に1:1の比率で真空蒸着して300Åの厚さの電子輸送層を形成し、前記電子輸送層の上部にLiq15ÅとAl1200Åを順次に真空蒸着して陰極を形成することによって、有機発光素子を作製した。
化合物B:1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile(HAT-CN)
化合物C:N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine
化合物C-1:N,N-di([1,1’-biphenyl]-4-yl)-7,7-dimethyl-7H-fluoreno[4,3-b]benzofuran-10-amine
化合物D:8-(4-(4,6-di(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinoline
実施例2~10、および比較例1~比較例4
下記の表1~表4に記載のように発光層のホストを変更したことを除けば、前記実施例1と同様の方法で実施例2~10および比較例1~比較例4の素子を作製した。
前記実施例1~10、および比較例1~比較例4による有機発光素子の駆動電圧、電流効率、寿命特性を評価した。具体的な測定方法は下記の通りであり、その結果は表1~4の通りである。
製造された有機発光素子に対して、電圧を0Vから10Vまで上昇させながら、電流-電圧計(Keithley2400)を用いて単位素子に流れる電流値を測定し、測定された電流値を面積で割って結果を得た。
製造された有機発光素子に対して、電圧を0Vから10Vまで上昇させながら、輝度計(Minolta Cs-1000A)を用いてその時の輝度を測定して結果を得た。
前記(1)および(2)から測定された輝度と電流密度および電圧を用いて同一の電流密度(10mA/cm2)の電流効率(cd/A)を計算した。
電流-電圧計(Keithley2400)を用いて15mA/cm2で各素子の駆動電圧を測定して結果を得た。
製造された有機発光素子に対して、ポラロニクス寿命測定システムを用いて実施例1~10、および比較例1~4の素子を初期輝度(cd/m2)を9000cd/m2で発光させ、時間経過に応じた輝度の減少を測定して、初期輝度対比97%に輝度が減少した時点をT97寿命として測定した。
T97(h)の相対比較値を示す。
(7)駆動電圧比(%)の計算
駆動電圧(V)の相対比較値を示す。
(8)電流効率比(%)の計算
電流効率(Cd/A)の相対比較値を示す。
105:有機層
110:陰極
120:陽極
130:発光層
140:正孔補助層
Claims (13)
- 下記の化学式1および化学式2の組み合わせで表される有機光電子素子用化合物:
前記化学式1および化学式2において、
XはOまたはSであり、
a1*~a4*のうち隣接した2つはそれぞれb1*およびb2*と連結され、
a1*~a4*のうちb1*およびb2*と連結されていない残りはそれぞれ独立して、C-Raであり、
RaおよびR1~R8はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
RaおよびR1~R8のうちの少なくとも1つは下記の化学式Aで表現される基であり、
前記化学式Aにおいて、
Z1~Z5はそれぞれ独立して、NまたはC-Rbであり、
Z1~Z5のうちの少なくとも1つはNであり、
Rbはそれぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1~C20アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、またはこれらの組み合わせであり、
R1~R4およびRbはそれぞれ独立して存在するか、隣接した基が連結されて置換もしくは非置換の脂肪族の単環式環、置換もしくは非置換の脂肪族の多環式環、置換もしくは非置換の芳香族の単環式環、置換もしくは非置換の芳香族の多環式環、置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の単環式環、または置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の多環式環を形成し、
前記「置換」とは、少なくとも1つの水素が重水素、シアノ基、C1~C10アルキル基、またはC6~C20アリール基で置換されていることを意味する。 - 前記化学式1は下記の化学式1-1~化学式1-9のうちのいずれか1つで表現される、請求項1に記載の有機光電子素子用化合物:
前記化学式1-1~化学式1-9において、
XはOまたはSであり、
Rc、Rd、Ra1~Ra4およびR1~R8はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
Rc、Rd、Ra1~Ra4およびR1~R8のうちの少なくとも1つは下記の化学式Aで表現される基であり、
前記化学式Aにおいて、
Z1~Z5はそれぞれ独立して、NまたはC-Rbであり、
Z1~Z5のうちの少なくとも1つはNであり、
Rbはそれぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1~C20アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、またはこれらの組み合わせであり、
前記「置換」とは、少なくとも1つの水素が重水素、シアノ基、C1~C10アルキル基、またはC6~C20アリール基で置換されていることを意味する。 - 下記の化学式1aおよび前記化学式2の組み合わせで表現される、請求項1に記載の有機光電子素子用化合物:
前記化学式1aおよび化学式2において、
XはOまたはSであり、
a1*~a4*のうち隣接した2つはそれぞれb1*およびb2*と連結され、
a1*~a4*のうちb1*およびb2*と連結されていない残りはそれぞれ独立して、C-Raであり、
RaおよびR1~R3およびR5~R8はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
Z1~Z5はそれぞれ独立して、NまたはC-Rbであり、
Z1~Z5のうちの少なくとも1つはNであり、
Rbはそれぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1~C20アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、またはこれらの組み合わせであり、
R1~R3およびRbはそれぞれ独立して存在するか、隣接した基が連結されて置換もしくは非置換の脂肪族の単環式環、置換もしくは非置換の脂肪族の多環式環、置換もしくは非置換の芳香族の単環式環、置換もしくは非置換の芳香族の多環式環、置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の単環式環、または置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の多環式環を形成し、
前記「置換」とは、少なくとも1つの水素が重水素、シアノ基、C1~C10アルキル基、またはC6~C20アリール基で置換されていることを意味する。 - 前記化学式1eおよび下記の化学式2の組み合わせで表される、請求項1に記載の有機光電子素子用化合物:
前記化学式1eおよび化学式2において、
XはOまたはSであり、
a1*~a3*のうち隣接した2つはそれぞれb1*およびb2*と連結され、
a1*~a3*のうちb1*およびb2*と連結されていない残りはそれぞれ独立して、C-Raであり、
RaおよびR1~R8はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
Z1~Z5はそれぞれ独立して、NまたはC-Rbであり、
Z1~Z5のうちの少なくとも1つはNであり、
Rbはそれぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1~C20アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、またはこれらの組み合わせであり、
R1~R3およびRbはそれぞれ独立して存在するか、隣接した基が連結されて置換もしくは非置換の脂肪族の単環式環、置換もしくは非置換の脂肪族の多環式環、置換もしくは非置換の芳香族の単環式環、置換もしくは非置換の芳香族の多環式環、置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の単環式環、または置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の多環式環を形成し、
前記「置換」とは、少なくとも1つの水素が重水素、シアノ基、C1~C10アルキル基、またはC6~C20アリール基で置換されていることを意味する。 - 下記の化学式1a-2-1または化学式1e-2-1で表現される、請求項1に記載の有機光電子素子用化合物:
前記化学式1a-2-1および化学式1e-2-1において、
XはOまたはSであり、
Ra3、Ra4およびR1~R8はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
Z1~Z5はそれぞれ独立して、NまたはCRbであり、
Z1~Z5のうちの少なくとも1つはNであり、
Rbはそれぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1~C20アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、またはこれらの組み合わせであり、
R1~R3およびRbはそれぞれ独立して存在するか、隣接した基が連結されて置換もしくは非置換の脂肪族の単環式環、置換もしくは非置換の脂肪族の多環式環、置換もしくは非置換の芳香族の単環式環、置換もしくは非置換の芳香族の多環式環、置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の単環式環、または置換もしくは非置換のヘテロ芳香族の多環式環を形成し、
前記「置換」とは、少なくとも1つの水素が重水素、シアノ基、C1~C10アルキル基、またはC6~C20アリール基で置換されていることを意味する。 - 前記化学式Aで表現される基は、置換もしくは非置換のピリジル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、置換もしくは非置換のトリアジニル基、置換もしくは非置換のキノリニル基、置換もしくは非置換のイソキノリニル基、置換もしくは非置換のキナゾリニル基、置換もしくは非置換のベンゾキナゾリニル基、置換もしくは非置換のベンゾフランピリミジニル基、または置換もしくは非置換のベンゾチオフェンピリミジニル基である、請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
- 前記請求項1に記載の有機光電子素子用化合物を含む第1有機光電子素子用化合物、および
下記の化学式3;または下記の化学式4および化学式5の組み合わせで表される第2有機光電子素子用化合物を含む有機光電子素子用組成物:
前記化学式3において、
Ar1は置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
環Bは下記の化学式B-1または化学式B-2で表され、
前記化学式B-1の*C1および*C2は連結地点であり、
前記化学式B-2の*d1~*d4のうち隣接した2つは連結地点であり、連結されていない残りの2つはそれぞれ独立して、C-Rdであり、
RdおよびR9およびR14はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換のアミン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
RdおよびR9およびR14のうちの少なくとも1つは下記の化学式Cで表現される基であり、
前記化学式Cにおいて、
Ld~Lfはそれぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換のC6~C20アリーレン基であり、
ReおよびRfはそれぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
*は連結地点であり;
前記化学式4および化学式5において、
Y1およびY2はそれぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6~C20アリール基、または置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基であり、
化学式4の隣接した2つの*は化学式5と連結され、
化学式5と連結されていない化学式4の*はそれぞれ独立して、C-Lg-Rgであり、
Lg、L1およびL2はそれぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換のC6~C20アリーレン基であり、
RgおよびR15~R18はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは非置換のアミン基、置換もしくは非置換のC1~C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6~C30アリール基、置換もしくは非置換のC2~C30ヘテロ環基である。 - 前記第2有機光電子素子用化合物は、下記の化学式4Cで表現される、請求項9に記載の有機光電子素子用組成物:
前記化学式4Cにおいて、
Y1およびY2はそれぞれ独立して、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のピリジニル基、置換もしくは非置換のカルバゾリル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基であり、
L1、L2、Lg1およびLg2はそれぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換のC6~C20アリーレン基であり、
Rg1、Rg2およびR15~R18はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のピリジニル基、置換もしくは非置換のカルバゾリル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基である。 - 互いに対向する陽極および陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に位置する少なくとも1層の有機層とを含み、
前記有機層は、請求項1~8のいずれか1項に記載の有機光電子素子用化合物;または
請求項9または10に記載の有機光電子素子用組成物
を含む有機光電子素子。 - 前記有機層は、発光層を含み、
前記発光層は、前記有機光電子素子用化合物または前記有機光電子素子用組成物を含む、請求項11に記載の有機光電子素子。 - 請求項11に記載の有機光電子素子を含む表示装置。
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