JP2023500009A - ヘテロ環化合物、これを含む有機発光素子、有機発光素子の有機物層用組成物および有機発光素子の製造方法 - Google Patents

ヘテロ環化合物、これを含む有機発光素子、有機発光素子の有機物層用組成物および有機発光素子の製造方法 Download PDF

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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、有機発光素子の有機物層用組成物および有機発光素子の製造方法を提供する。

Description

本出願は、２０１９年１１月６日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０－２０１９－０１４０７４９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、これを含む有機発光素子、有機発光素子の有機物層用組成物および有機発光素子の製造方法に関する。
有機電界発光素子は、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メリットがある。
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有している。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構成される。
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。
有機発光素子において使用可能な物質に要求される条件、例えば、適切なエネルギー準位、電気化学的安定性および熱的安定性などを満たすことができ、置換基に応じて有機発光素子で要求される多様な役割を果たす化学構造を有する化合物を含む有機発光素子に関する研究が必要である。
米国特許第４，３５６，４２９号
本出願は、ヘテロ環化合物、これを含む有機発光素子、有機発光素子の有機物層用組成物および有機発光素子の製造方法に関する。
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 2023500009000002
前記化学式１において、
Ｎ－Ｈｅｔは、置換もしくは非置換であり、Ｎを１個以上含む単環もしくは多環のＣ２～Ｃ６０のヘテロ環基であり、
ＬおよびＬ１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、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り、
Ａｒは、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あり、
Ｒ１～Ｒ１１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；シアノ基；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Ｃ２～Ｃ６０のアルケニル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のアルキニル基；置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ６０のアルコキシ基；置換もしくは非置換のＣ３～Ｃ６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のヘテロシクロアルキル基；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；－Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；－ＳｉＲＲ’Ｒ”および－ＮＲＲ’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、
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あり、
ａおよびｃは、０～４の整数であり、
ｂは、０～２の整数である。
また、本出願の一実施態様によれば、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において、前記化学式１で表される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有機発光素子の有機物層用組成物を提供する。
Figure 2023500009000003
前記化学式２において、
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～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あり、
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；シアノ基；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Ｃ２～Ｃ６０のアルケニル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のアルキニル基；置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ６０のアルコキシ基；置換もしくは非置換のＣ３～Ｃ６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のヘテロシクロアルキル基；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；および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、
ｒおよびｓは、０～７の整数である。
最後に、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することができる。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。例えば、前記化合物は、単独で発光材料として使用されてもよく、前記化合物は、２つの化合物が共に発光材料として使用可能であり、発光層のホスト材料として使用可能である。
特に、化学式１の化合物は、ジベンゾフラン構造の一方のベンゼン環の特定の位置にＮ含有環が置換され、前記ジベンゾフラン構造のうちＮ含有環が置換されていない他のベンゼン環にカルバゾール置換基および特定の置換基が置換されている。この場合、全体的な物質の線形性（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）が高くなり、物質のダイポールモーメント（ｄｉｐｏｌｅ ｍｏｍｅｎｔ）がより強化される。それによって、Ｎ含有環を含む強いＥＴユニットが有する特性である電子求引（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ）効果がさらに強く発現して、ジベンゾフランの非偏在化した電子がよりＥＴユニット側に求引される特徴を有する。
前記化学式１の化合物を用いて寿命および駆動安定、効率が改善された有機発光素子を製造することができる。
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、本出願について詳細に説明する。
本明細書において、「化学式または化合物構造に置換基が表されていない場合」は、炭素原子に水素原子が結合したことを意味する。ただし、重水素（２Ｈ、Ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ）は水素の同位元素であるので、一部の水素原子は、重水素であってもよい。
本出願の一実施態様において、「化学式または化合物構造に置換基が表されていない場合」は、置換基として来る位置がすべて水素または重水素であることを意味することができる。すなわち、重水素の場合、水素の同位元素であり、一部の水素原子は、同位元素である重水素であってもよいし、この時、重水素の含有量は、０％～１００％であってもよい。
本出願の一実施態様において、「化学式または化合物構造に置換基が表されていない場合」において、重水素の含有量が０％、水素の含有量が１００％など重水素を明示的に排除しない場合には、水素と重水素は化合物において混在して使用できる。すなわち、「置換基Ｘは、水素である」と表現した場合には、水素の含有量が１００％、重水素の含有量が０％など重水素を排除しないもので、水素と重水素が混在している状態を意味することができる。
本出願の一実施態様において、重水素は、水素の同位元素（ｉｓｏｔｏｐｅ）の一つであり、陽子（ｐｒｏｔｏｎ）１個と中性子（ｎｅｕｔｒｏｎ）１個とからなる重陽子（ｄｅｕｔｅｒｏｎ）を原子核（ｎｕｃｌｅｕｓ）として有する元素であって、水素－２で表現されてもよいし、元素記号はＤまたは２Ｈと書くこともできる。
本出願の一実施態様において、同位元素は、原子番号（ａｔｏｍｉｃ ｎｕｍｂｅｒ、Ｚ）は同じであるが質量数（ｍａｓｓ ｎｕｍｂｅｒ、Ａ）が異なる原子を意味する同位元素は、同じ数の陽子（ｐｒｏｔｏｎ）を有するが中性子（ｎｅｕｔｒｏｎ）の数が異なる元素としても解釈することができる。
本出願の一実施態様において、特定の置換基の含有量Ｔ％の意味は、基本になる化合物が有し得る置換基の総数をＴ１と定義し、そのうち特定の置換基の個数をＴ２と定義する場合、Ｔ２／Ｔ１×１００＝Ｔ％で定義することができる。
すなわち、一例において、
Figure 2023500009000004
で表されるフェニル基において重水素の含有量２０％というのは、フェニル基が有し得る置換基の総数は５（式中のＴ１）個であり、そのうち重水素の個数が１（式中のＴ２）である場合、２０％で表される。すなわち、フェニル基において重水素の含有量２０％というのは、下記構造式で表されてもよい。
Figure 2023500009000005
また、本出願の一実施態様において、「重水素の含有量が０％であるフェニル基」の場合、重水素原子が含まれていない、すなわち水素原子５個を有するフェニル基を意味することができる。
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、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の単環もしくは多環を含み、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、具体的には３～４０、さらに具体的に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の単環もしくは多環を含み、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の単環もしくは多環を含み、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（ターフェニル基）、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、インデニル基、アセナフチレニル基、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、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、下記の構造になってもよいが、これに限定されない。
Figure 2023500009000006
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の単環もしくは多環を含み、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、－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ１０１Ｒ１０２で表され、Ｒ１０１およびＲ１０２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少なくとも１つからなる置換基であってもよい。前記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、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、「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個の置換基、および脂肪族環における同一炭素に置換された２個の置換基は、互いに「隣接した」基と解釈される。
隣接した基が形成可能な脂肪族または芳香族炭化水素環またはヘテロ環は、１価の基でないことを除けば、前述したシクロアルキル基、シクロヘテロアルキル基、アリール基、およびヘテロアリール基として例示された構造が適用可能である。
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、互いに同一でも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の単環もしくは多環のシクロアルキル；Ｃ２～Ｃ６０の単環もしくは多環のヘテロシクロアルキル；Ｃ６～Ｃ６０の単環もしくは多環のアリール；Ｃ２～Ｃ６０の単環もしく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の単環もしくは多環のアリールアミン；およびＣ２～Ｃ６０の単環もしく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”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ある。
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。
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３または４で表されてもよい。
Figure 2023500009000007
Figure 2023500009000008
前記化学式３および４において、
Ｒ１～Ｒ１１、Ｎ－Ｈｅｔ、Ｌ、Ｌ１、Ａｒ、ａ、ｂ、およびｃの定義は、前記化学式１における定義と同じである。
前記化学式３の場合、ジベンゾフランの３番位置にＮ－Ｈｅｔの置換基が置換された場合で、この場合、全体的な物質の線形性（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）が高くなり、物質のダイポールモーメント（ｄｉｐｏｌｅ ｍｏｍｅｎｔ）がより強化される。それによって、Ｎ－Ｈｅｔの置換基を含む強いＥＴユニットが有する特性である電子求引（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ）効果がさらに強く発現して、ジベンゾフランの非偏在化した電子がよりＥＴユニット側に求引される。
この時、ホスト物質のＬＵＭＯ ｓｉｔｅは、ＥＴ ｕｎｉｔであるＮ－Ｈｅｔの置換基を中心として位置しているが、電子が強く引き寄せられると、ジベンゾフラン周辺でＨＯＭＯ Ｓｉｔｅとの重なる領域が大きく減少する。また、領域内に存在する電子がＬＵＭＯ ｓｉｔｅ側に偏在化するので、ＨＯＭＯ ｓｉｔｅ内の電子密度は減少する。そのため、ＬＵＭＯ－ＨＯＭＯの重なりに起因する分子内のＣｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒも減少し、分子構造の安定性がより増大する特性を有して素子の寿命が特に増加する特徴を示すことができる。
前記化学式４の場合、ジベンゾフランの１番位置にＮ－Ｈｅｔの置換基が置換された場合で、この場合、相対的にやや低下する線形性（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）を有するが、ジベンゾフランの反対側に位置したカルバゾール系置換基またはＡｒの置換基が置換された位置に応じて一定水準の線形性（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）をより高めたり低減する効果を奏することができる。したがって、若干の電子求引効果（ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ）を有するが、電子の非偏在化度はより高い方であるので、分子内のＣｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒはより活発に行われる。すなわち、非偏在化した電子の存在とその活発なＣｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ効果によって駆動電圧と素子内の電流効率が前記化学式４の場合に特に優れる。
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３－１～３－６のいずれか１つで表されてもよい。
Figure 2023500009000009
Figure 2023500009000010
Figure 2023500009000011
Figure 2023500009000012
Figure 2023500009000013
Figure 2023500009000014
前記化学式３－１～３－６において、
前記Ｒ１～Ｒ１１、Ｎ－Ｈｅｔ、Ｌ、Ｌ１、Ａｒ、ａ、ｂ、およびｃの定義は、前記化学式３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４は、下記化学式４－１～４－６のいずれか１つで表されてもよい。
Figure 2023500009000015
Figure 2023500009000016
Figure 2023500009000017
Figure 2023500009000018
Figure 2023500009000019
Figure 2023500009000020
前記化学式４－１～４－６において、
前記Ｒ１～Ｒ１１、Ｎ－Ｈｅｔ、Ｌ、Ｌ１、Ａｒ、ａ、ｂ、およびｃの定義は、前記化学式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、ＬおよびＬ１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、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。
他の実施態様において、ＬおよびＬ１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、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、ＬおよびＬ１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；または置換もしくは非置換のＣ６～Ｃ４０の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、ＬおよびＬ１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；または置換もしくは非置換のＣ６～Ｃ４０の単環もしくは多環の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、ＬおよびＬ１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；置換もしくは非置換のＣ６～Ｃ２０の単環のアリーレン基；または置換もしくは非置換のＣ１０～Ｃ３０の多環の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、ＬおよびＬ１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；Ｃ６～Ｃ２０の単環のアリーレン基；またはＣ１０～Ｃ３０の多環の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、ＬおよびＬ１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；フェニレン基；またはビフェニレン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、Ｌは、直接結合であってもよい。
さらに他の実施態様において、Ｌ１は、直接結合；フェニレン基；またはビフェニレン基であってもよい。
本出願の一実施態様において、Ａｒは、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あってもよい。
他の実施態様において、Ａｒは、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おいて、Ａｒは、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基または重水素で置換もしくは非置換のＣ６～Ｃ４０のアリール基；または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おいて、Ａｒは、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基または重水素で置換もしくは非置換のＣ６～Ｃ４０のアリール基；またはＣ２～Ｃ４０のＯまたはＳを含む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おいて、Ａｒは、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基または重水素で置換もしくは非置換のＣ６～Ｃ３０のアリール基；またはＣ２～Ｃ３０のＯまたはＳを含む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おいて、Ａｒは、メチル基または重水素で置換もしくは非置換のフェニル基；ビフェニル基；ナフチル基；ターフェニル基；ジベンゾチオフェン基；またはジベンゾフラン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、Ａｒは、下記の構造のいずれか１つであってもよい。
Figure 2023500009000021
前記構造式において、
Figure 2023500009000022
は、Ｌ１に連結される位置を意味し、
Ｘ１は、Ｏ；またはＳである。
本出願の一実施態様において、前記Ｒ１～Ｒ１１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；シアノ基；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Ｃ２～Ｃ６０のアルケニル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のアルキニル基；置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ６０のアルコキシ基；置換もしくは非置換のＣ３～Ｃ６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のヘテロシクロアルキル基；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；－Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；－ＳｉＲＲ’Ｒ”および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。
他の実施態様において、前記Ｒ１～Ｒ１１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；－Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；－ＳｉＲＲ’Ｒ”および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～Ｒ１１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；および置換もしくは非置換のＣ６～Ｃ６０のアリ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～Ｒ１１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；および置換もしくは非置換のＣ６～Ｃ４０のアリ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～Ｒ１１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；および重水素で置換もしくは非置換のＣ６～Ｃ４０のアリ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Ｃ１～Ｃ２０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～Ｃ３０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～Ｒ１１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；または重水素で置換もしくは非置換のフェニル基であるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合してメチル基で置換もしくは非置換のインデン環；ベンゼン環；ベンゾフラン環；ベンゾチオフェン環；またはフェニル基で置換もしくは非置換のインドール環；を形成してもよい。
本出願の一実施態様において、前記Ｒ９～Ｒ１１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；または重水素で置換もしくは非置換のフェニル基であるか、互いに隣接する２以上の基は、互いに結合してメチル基で置換もしくは非置換のインデン環；ベンゼン環；ベンゾフラン環；ベンゾチオフェン環；またはフェニル基で置換もしくは非置換のインドール環；を形成してもよい。
本出願の一実施態様において、Ｎ－Ｈｅｔは、置換もしくは非置換であり、Ｎを１個以上含む単環もしくは多環のＣ２～Ｃ６０のヘテロ環基であってもよい。
他の実施態様において、Ｎ－Ｈｅｔは、置換もしくは非置換であり、Ｎを１個以上３個以下含む単環もしくは多環のＣ２～Ｃ６０のヘテロ環基であってもよい。
さらに他の実施態様において、Ｎ－Ｈｅｔは、置換もしくは非置換であり、Ｎを１個以上２個以下含む単環もしくは多環のＣ２～Ｃ６０のヘテロ環基であってもよい。
さらに他の実施態様において、Ｎ－Ｈｅｔは、置換もしくは非置換であり、Ｎを１個以上３個以下含む単環もしくは多環のＣ２～Ｃ４０のヘテロ環基であってもよい。
さらに他の実施態様において、Ｎ－Ｈｅｔは、置換もしくは非置換であり、Ｎを１個以上３個以下含む単環のＣ２～Ｃ４０のヘテロ環基であってもよい。
さらに他の実施態様において、Ｎ－Ｈｅｔは、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、Ｃ６～Ｃ４０のアリール基、Ｃ２～Ｃ４０のヘテロアリール基、－Ｐ（＝）ＯＲＲ’、および－ＳｉＲＲ’Ｒ”からなる群より選択される１以上の置換基または前記置換基が２以上連結された置換基で置換もしくは非置換であり、Ｎを１個以上３個以下含む単環のＣ２～Ｃ４０のヘテロ環基であってもよい。
さらに他の実施態様において、Ｎ－Ｈｅｔ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以上の置換基または前記置換基が２以上連結された置換基で置換もしくは非置換の、ピリジン基；ピリミジン基；またはトリアジン基であってもよい。
さらに他の実施態様において、Ｎ－Ｈｅｔは、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、ジベンゾフラン基、およびジベンゾチオフェ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ピリジン基；ピリミジン基；またはトリアジン基であってもよい。
本出願の一実施態様において、Ｎ－Ｈｅｔは、下記構造式から選択されてもよい。
Figure 2023500009000023
前記構造式において、
Figure 2023500009000024
は、前記化学式１のＬと連結される位置を意味し、
Ｒ４１～Ｒ４５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；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ある。
本出願の一実施態様において、Ｒ４１～Ｒ４５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；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あってもよい。
他の実施態様において、Ｒ４１～Ｒ４５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～Ｃ４０のアルキル基；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おいて、Ｒ４１～Ｒ４５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；または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おいて、Ｒ４１～Ｒ４５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；ビフェニル基；ナフチル基；ジベンゾフラン基；またはジベンゾチオフェン基であってもよい。
本出願の一実施態様において、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あってもよい。
他の実施態様において、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、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の単環もしくは多環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、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の単環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、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～Ｃ２０の単環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、Ｒ、Ｒ’およびＲ”は、フェニル基であってもよい。
本出願の一実施態様によれば、前記化学式１は、下記の化合物のいずれか１つで表されてもよいが、これのみに限定されるものではない。
Figure 2023500009000025
Figure 2023500009000026

Figure 2023500009000027

Figure 2023500009000028

Figure 2023500009000029

Figure 2023500009000030

Figure 2023500009000031

Figure 2023500009000032

Figure 2023500009000033

Figure 2023500009000034

Figure 2023500009000035

Figure 2023500009000036

Figure 2023500009000037

Figure 2023500009000038
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、導入された置換基の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に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。
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によるヘテロ環化合物を含む有機発光素子を提供する。
他の実施態様において、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によるヘテロ環化合物を１つ含む有機発光素子を提供する。
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、前述したものと同じである。
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。
本出願の一実施態様において、前記有機発光素子は、青色有機発光素子であってもよいし、前記化学式１によるヘテロ環化合物は、前記青色有機発光素子の材料として使用できる。例えば、前記化学式１によるヘテロ環化合物は、青色有機発光素子の青色発光層のホスト物質に含まれる。
本出願の一実施態様において、前記有機発光素子は、緑色有機発光素子であってもよいし、前記化学式１によるヘテロ環化合物は、前記緑色有機発光素子の材料として使用できる。例えば、前記化学式１によるヘテロ環化合物は、緑色有機発光素子の緑色発光層のホスト物質に含まれる。
本出願の一実施態様において、前記有機発光素子は、赤色有機発光素子であってもよいし、前記化学式１によるヘテロ環化合物は、前記赤色有機発光素子の材料として使用できる。例えば、前記化学式１によるヘテロ環化合物は、赤色有機発光素子の赤色発光層のホスト物質に含まれる。
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むことができる。
本発明の有機発光素子において、前記有機物層は、発光層を含むことができ、前記発光層は、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、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ことができる。
もう一つの例として、前記ヘテロ環化合物を含む有機物層は、前記化学式１で表されるヘテロ環化合物をホストとして含み、イリジウム系ドーパントと共に使用可能である。
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、前記電子輸送層または電子注入層は、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。
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ことができる。
図１～３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、当技術分野にて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したものである。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されてもよい。
前記化学式１の化合物を含む有機物層は、必要に応じて他の物質を追加的に含むことができる。
本出願の一実施態様に係る有機発光素子において、前記有機物層は、下記化学式２のヘテロ環化合物をさらに含むことができる。
Figure 2023500009000039
前記化学式２において、
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～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あり、
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；シアノ基；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Ｃ２～Ｃ６０のアルケニル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のアルキニル基；置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ６０のアルコキシ基；置換もしくは非置換のＣ３～Ｃ６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のヘテロシクロアルキル基；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；および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、
ｒおよびｓは、０～７の整数である。
前記化学式１の化合物および前記化学式２の化合物を同時に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）現象が生じ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分子間の電子交換によりｄｏｎｏｒ（ｐ－ｈｏｓｔ）のＨＯＭＯ ｌｅｖｅｌ、ａｃｃｅｐｔｏｒ（ｎ－ｈｏｓｔ）のＬＵＭＯ ｌｅｖｅｌサイズ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）現象が生じると、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。正孔輸送能力が良いｄｏｎｏｒ（ｐ－ｈｏｓｔ）と電子輸送能力が良いａｃｃｅｐｔｏｒ（ｎ－ｈｏｓｔ）が発光層のホストとして使用される場合、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５～１２のいずれか１つで表されてもよい。
Figure 2023500009000040
Figure 2023500009000041
Figure 2023500009000042
Figure 2023500009000043
Figure 2023500009000044
Figure 2023500009000045
Figure 2023500009000046
Figure 2023500009000047
前記化学式５～１２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～Ｃ６０のアリール基；または置換もしくは非置換のＣ６～Ｃ６０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－ＳｉＲ１０１Ｒ１０２Ｒ１０３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－ＳｉＲ１０１Ｒ１０２Ｒ１０３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Ｒ１０１、Ｒ１０２、およびＲ１０３は、Ｃ６～Ｃ２０の単環のアリール基であってもよい。
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Ｒ１０１、Ｒ１０２、およびＲ１０３は、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おいて、前記化学式２は、下記の化合物のいずれか１つで表されてもよいが、これのみに限定されるものではない。
Figure 2023500009000048
Figure 2023500009000049

Figure 2023500009000050

Figure 2023500009000051

Figure 2023500009000052

Figure 2023500009000053

Figure 2023500009000054

Figure 2023500009000055

Figure 2023500009000056
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、前記有機物層のうち発光層に含まれてもよい。
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は、前記有機物層のうち発光層に含まれてもよいし、具体的には、発光層のホスト物質として使用可能である。
本出願の一実施態様において、前記有機発光素子の発光層のホスト物質は、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同時に含むことができる。
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。
前記組成物中の、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。
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で表されるヘテロ環化合物を熱真空蒸着方法を用いて形成する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の２種を混合（ｐｒｅ－ｍｉｘｅｄ）して、熱真空蒸着方法を用い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の２種を有機物層に蒸着する前に、まず材料を混合して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言及される。
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１のヘテロ環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、当技術分野にて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使用することができる。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使用することができる。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））などを使用することができる。
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、低分子物質のみならず、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が当業界にて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使用可能である。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使用するか、予備混合して１つの供給源として蒸着して使用することができる。また、発光材料として蛍光材料を使用してもよいが、燐光材料として使用してもよい。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使用する場合には、同一系のホストを混合して使用してもよく、異なる系のホストを混合して使用してもよい。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種類以上の材料を選択して発光層のホスト材料として使用することができる。
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含めた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細に説明するが、これらは本出願を例示する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い。
＜製造例１＞中間体１－１－ｉｖの合成
Figure 2023500009000057
化合物１－１－ｖｉの製造
一口のラウンドボトムフラスコ（Ｏｎｅ ｎｅｃｋ ｒ．ｂ．ｆ）に（４－クロロ－２－フルオロフェニル）ボロン酸（（４－ｃｈｌｏｒｏ－２－ｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）（１００ｇ／５７３．４９ｍｍｏｌ）、２－ブロモ－４－フルオロフェノール（２－ｂｒｏｍｏ－４－ｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｏｌ）（１３１．４ｇ／６８８．１９ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（３３．１３ｇ／２８．６７ｍｍｏｌ）、Ｎａ２ＣＯ３（１２１．５７／１１４６．９９ｍｍｏｌ）とＴＨＦ／Ｈ２Ｏ（１２００ｍｌ／２００ｍｌ）を入れて、７０℃で１０時間還流させて撹拌した。反応終了後、ジクロロメタンで抽出後、ＭｇＳＯ４で乾燥した後、カラム精製し、濾液を濃縮して、化合物１－１－ｖｉを得た。（１３８ｇ、１００％）
化合物１－１－ｖの製造
一口のラウンドボトムフラスコ（Ｏｎｅ ｎｅｃｋ ｒ．ｂ．ｆ）に化合物１－１－ｖｉ（１３８ｇ／５７３．４９ｍｍｏｌ）とジクロロメタン（１４００ｍｌ）を入れて、常温で撹拌した後、ＮＢＳ（１０７．１８ｇ／６０２．１６ｍｍｏｌ）を滴加して１時間撹拌した。蒸留水で反応を終結し、有機層を分離して抽出した後、ＭｇＳＯ４で乾燥した。次に、カラム精製し、濾液を濃縮して、化合物１－１－ｖを得た。（１３４．２ｇ、７３％）
化合物１－１－ｉｖの製造
一口のラウンドボトムフラスコ（Ｏｎｅ ｎｅｃｋ ｒ．ｂ．ｆ）に化合物１－１－ｖ（１３４．２ｇ／４２０．００ｍｍｏｌ）、Ｃｓ２ＣＯ３（２７３．６８ｇ／８３９．９９ｍｍｏｌ）とＤＭＡｃ（１４００ｍｌ）を入れて、１７０℃で３時間還流させて撹拌した。常温（２５℃）に冷やした後、濾過して塩を除去した後、濾液の溶媒を除去した。蒸留水で洗った後、ジクロロメタンで抽出し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。カラム精製し、濾液を濃縮して、中間体化合物１－１－ｉｖを得た。（４５ｇ、４０％）
前記製造例１において、下記表１のＡ、Ｂを中間体として用いたことを除き、前記化合物１－１－ｖｉと同様の方法で下記の目的化合物Ｃを製造した。
Figure 2023500009000058
＜製造例２＞中間体１－１２１－ｉｖの合成
Figure 2023500009000059
化合物１－１２１－ｖｉの製造
一口のラウンドボトムフラスコ（Ｏｎｅ ｎｅｃｋ ｒ．ｂ．ｆ）に１－ブロモ－２，４－ジフルオロ－３－ヨードベンゼン（１－ｂｒｏｍｏ－２，４－ｄｉｆｌｕｏｒｏ－３－ｉｏｄｏｂｅｎｚｅｎｅ）（４０ｇ／１２５．４４ｍｍｏｌ）、（４－クロロ－２－メトキシフェニル）ボロン酸（（４－ｃｈｌｏｒｏ－２－ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）ｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、（３０．４０ｇ／１６３．０７ｍｍｏｌ）Ｐｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２（７．０４ｇ／１０．０３ｍｍｏｌ）、Ｎａ２ＣＯ３（２６．５９ｇ／２５０．８７ｍｍｏｌ）、ＴＨＦ／Ｈ２Ｏ（４００ｍｌ／１２０ｍｌ）を入れて、７０℃で１０時間還流させて撹拌した。反応終了後、ジクロロメタンで抽出後、ＭｇＳＯ４で乾燥した後、カラム精製し、濾液を濃縮して、化合物１－１２１－ｖｉを得た。（２７．２ｇ、６５％）
化合物１－１２１－ｖの製造
一口のラウンドボトムフラスコ（Ｏｎｅ ｎｅｃｋ ｒ．ｂ．ｆ）に化合物１－１２１－ｖｉ（２７．２０ｇ／８１．５４ｍｍｏｌ）とジクロロメタン（３００ｍｌ）を入れて、常温で撹拌した後、ＢＢｒ３（４０．８５ｇ／１６３．０８ｍｍｏｌ）を滴加して１時間撹拌した。蒸留水で反応を終結し、濾過して塩を除去した。次に、有機層を分離して抽出した後、ＭｇＳＯ４で乾燥後、カラム精製し、濾液を濃縮して、化合物１－１２１－ｖを得た。（２４ｇ、９２％）
化合物１－１２１－ｉｖの製造
一口のラウンドボトムフラスコ（Ｏｎｅ ｎｅｃｋ ｒ．ｂ．ｆ）に化合物１－１２１－ｖ（２４．０ｇ／７５．０２ｍｍｏｌ）、Ｃｓ２ＣＯ３（４８．８７ｇ／１５０．０４ｍｍｏｌ）とＤＭＡｃ（２５０ｍｌ）を入れて、１７０℃で３時間還流させて撹拌した。常温に冷やした後、濾過して塩を除去した後、濾液の溶媒を除去した。蒸留水で洗った後、ジクロロメタンで抽出し、ＭｇＳＯ４で乾燥した。カラム精製し、濾液を濃縮して、化合物１－１２１－ｉｖを得た。（２０ｇ、８９％）
前記製造例２において、下記表２のＡ、Ｂを中間体として用いたことを除き、前記化合物１－１２１－ｖｉと同様の方法で下記の目的化合物Ｃを製造した。
Figure 2023500009000060
＜製造例３＞化合物１－１の合成
Figure 2023500009000061
化合物１－１－ｉｉｉの製造
一口のラウンドボトムフラスコ（Ｏｎｅ ｎｅｃｋ ｒ．ｂ．ｆ）に化合物１－１－ｉｖ（２０ｇ／６６．７７ｍｍｏｌ）、フェニルボロン酸（ｐｈｅｎｙｌｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）（Ａ）（８．９６ｇ／７３．４５ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（３．８６ｇ／３．３４ｍｍｏｌ）、Ｋ２ＣＯ３（１８．４６ｇ／１３３．５５ｍｍｏｌ）と１，４－ｄｉｏｘａｎｅ／Ｈ２Ｏ（２００ｍｌ／４０ｍｌ）を入れて、１１０℃で３時間還流させて撹拌した。ジクロロメタンで有機層を抽出した後、ＭｇＳＯ４で乾燥した後、カラム精製し、濾液を濃縮して、化合物１－１－ｉｉｉを得た。（１４ｇ、７１％）
化合物１－１－ｉｉの製造
一口のラウンドボトムフラスコ（Ｏｎｅ ｎｅｃｋ ｒ．ｂ．ｆ）に化合物１－１－ｉｉｉ（１２ｇ／４０．４４ｍｍｏｌ）、ｂｉｓｐｉｎａｃｏｌａｔｏｄｉｂｏｒｏｎ（１７．４６ｇ／６８．７５ｍｍｏｌ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３（３．７０ｇ／４．０４ｍｍｏｌ）、Ｐ（ｃｙ）３（３．４０ｇ／１２．１３ｍｍｏｌ）、ＫＯＡｃ（９．９２ｇ／１０１．１０ｍｍｏｌ）と１，４－ジオキサン（１，４－ｄｉｏｘａｎｅ）（１２０ｍｌ）を入れて、１１０℃で１時間還流させて撹拌した。蒸留水で反応を終結し、ジクロロメタンで有機層を抽出後、ＭｇＳＯ４で乾燥した。カラム精製し、濾液を濃縮して、化合物１－１－ｉｉを得た。（１４．６ｇ、９３％）
化合物１－１－ｉの製造
一口のラウンドボトムフラスコ（Ｏｎｅ ｎｅｃｋ ｒ．ｂ．ｆ）に化合物１－１－ｉｉ（１４，６ｇ／３７．６０ｍｍｏｌ）、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）（Ｂ）（１１．０８ｇ／４１．３７ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（２．１７ｇ／１．８８ｍｍｏｌ）、Ｋ２ＣＯ３（１０．３９ｇ／７５．２１ｍｍｏｌ）と１，４－ｄｉｏｘａｎｅ／Ｈ２Ｏ（１５０ｍｌ／３０ｍｌ）を入れて、１１０℃で６時間還流させて撹拌した。常温に冷やした後、フィルタし、固体を蒸留水とＭｅＯＨに１時間撹拌した。次に、ＤＣＢに溶かしてシリカゲルにフィルタした後、濾液を濃縮して、化合物１－１－ｉを得た。（１４．７ｇ、８０％）
化合物１－１の製造
一口のラウンドボトムフラスコ（Ｏｎｅ ｎｅｃｋ ｒ．ｂ．ｆ）に化合物１－１－ｉ（５．０ｇ／１０．１３ｍｍｏｌ）、９Ｈ－カルバゾール（９Ｈ－ｃａｒｂａｚｏｌｅ）（Ｃ）（２．２０ｇ／１３．１７ｍｍｏｌ）、Ｃｓ２ＣＯ３（１３．２０ｇ／４０．５３ｍｍｏｌ）とＤＭＡｃ（５０ｍｌ）を入れて、１７０℃で７２時間還流させて撹拌した。常温に冷やした後、フィルタし、固体を蒸留水とＭｅＯＨに１時間撹拌した。次に、ＤＣＢに溶かしてシリカゲルにフィルタした後、濾液を濃縮して、化合物１－１を得た。（４．５４ｇ、７６％）
前記製造例３において、下記表３のＡを出発物質としてＢ、Ｃ、Ｄを置換体として用いたことを除き、前記製造例３と同様の方法で下記の目的化合物Ｅを製造した。
Figure 2023500009000062
Figure 2023500009000063

Figure 2023500009000064

Figure 2023500009000065

Figure 2023500009000066

Figure 2023500009000067

Figure 2023500009000068

Figure 2023500009000069

Figure 2023500009000070

Figure 2023500009000071

Figure 2023500009000072

Figure 2023500009000073
＜製造例４＞化合物３－３の合成
Figure 2023500009000074
１）化合物３－３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３－３ ７．５ｇ（８５％）を得た。
前記製造例３において、３－ブロモ－１，１’－ビフェニルの代わりに下記表４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４の中間体Ｂを用いたことを除き、製造例３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 2023500009000075
＜製造例５＞化合物４－２の合成
Figure 2023500009000076
１）化合物４－２－２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４－２－２ ７．９ｇ（８５％）を得た。
２）化合物４－２－１の製造
化合物４－２－１ 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４－２－１ ３．９ｇ（７０％）を得た。
３）化合物４－２の製造
化合物４－２－１ 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４－２ ４．９ｇ（７０％）を得た。
前記製造例５において、ヨードベンゼンの代わりに下記表５の化合物Ａを用いたことを除き、前記製造例５と同様の方法で製造して、下記の目的化合物Ｂを得た。
Figure 2023500009000077
前記製造例１～５および表１～５に記載の化合物以外の前記化学式１および化学式２に相当するヘテロ環化合物も、前述した製造例に記載の方法と同様に製造した。
上記で製造された化合物の合成確認資料は、下記表６および表７に記載した通りである。
Figure 2023500009000078
Figure 2023500009000079
Figure 2023500009000080
Figure 2023500009000081

Figure 2023500009000082

Figure 2023500009000083

Figure 2023500009000084

Figure 2023500009000085
＜実験例１－１＞－有機発光素子の作製（緑色、単独ホスト）
１，５００Åの厚さにインジウムチンオキシド（ＩＴＯ）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洗浄機でＵＶを用いて５分間ＵＶＯ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８の化学式１に記載の化合物を４００Å蒸着し、緑色燐光ドーパントはＩｒ（ｐｐｙ）３を発光層の蒸着厚さの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の作製に使用した。
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。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８の通りであった。
Figure 2023500009000086
Figure 2023500009000087

Figure 2023500009000088
Figure 2023500009000089
＜実験例１－２＞－有機発光素子の作製（緑色、ｐｒｅ－ｍｉｘｅｄホスト）
１，５００Åの厚さにＩＴＯ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洗浄機でＵＶを用いて５分間ＵＶＯ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９に記載の化学式１に記載の化合物１種と下記表９に記載の化学式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はＩｒ（ｐｐｙ）３を発光層の蒸着厚さの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の作製に使用した。
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９の通りであった。
Figure 2023500009000090
Figure 2023500009000091
＜実験例２－１＞－有機発光素子の作製（赤色、単独ホスト）
１，５００Åの厚さにインジウムチンオキシド（ＩＴＯ、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎｏｘｉｄｅ）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’－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、赤色ホストとして下記表１０に記載の化学式１に相当する化合物、赤色燐光ドーパントとして（ｐｉｑ）２（Ｉｒ）（ａｃａｃ）を用いてホストに（ｐｉｑ）２（Ｉｒ）（ａｃａｃ）を３％ドーピングして５００Å蒸着した。以後、正孔阻止層としてＢＣＰ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の作製に使用した。
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。本発明の有機電界発光素子の特性は、下記表１０の通りである。
Figure 2023500009000092
Figure 2023500009000093
Figure 2023500009000094
＜実験例２－２＞－有機発光素子の作製（赤色、ｐｒｅ－ｍｉｘｅｄホスト）
１，５００Åの厚さにインジウムチンオキシド（ＩＴＯ）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洗浄機でＵＶを用いて５分間ＵＶＯ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’－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、赤色ホストとして下記表１１に記載のように化合物１および化合物２に相当する２種を予備混合後、１つの供給源で４００Å蒸着し、赤色燐光ドーパントは（ｐｉｑ）２（Ｉｒ）（ａｃａｃ）を３％ドーピングして蒸着した。以後、正孔阻止層としてＢＣＰ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の作製に使用した。
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。本発明の有機電界発光素子の特性は、下記表１１の通りである。
Figure 2023500009000095
Figure 2023500009000096
前記表８の前記実施例１から実施例３２までの化合物は、ジベンゾフランコアの３番位置にトリアジンが結合している物質である。この場合、全体的な物質の線形性（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）が高くなり、物質のダイポールモーメント（ｄｉｐｏｌｅ ｍｏｍｅｎｔ）がより強化される。それによって、トリアジンを含む強いＥＴユニットが有する特性である電子求引（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ）効果がさらに強く発現して、コア構造であるジベンゾフランの非偏在化した電子がよりＥＴユニット側に求引される。
この時、ホスト物質のＬＵＭＯ ｓｉｔｅは、ＥＴ ｕｎｉｔであるトリアジンを中心として位置しているが、電子が強く引き寄せられると、コア周辺でＨＯＭＯ Ｓｉｔｅとの重なる領域が大きく減少する。また、領域内に存在する電子がＬＵＭＯ ｓｉｔｅ側に偏在化するので、ＨＯＭＯ ｓｉｔｅ内の電子密度は減少する。そのため、ＬＵＭＯ－ＨＯＭＯの重なりに起因する分子内のＣｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒも減少し、分子構造の安定性がより増大する特性を有して素子の寿命が飛躍的に増加することが分かった。
ただし、ジベンゾフランコアの３番位置にトリアジンが結合している物質は電子の非偏在化度がより低下して、ジベンゾフランコアの１番位置に置換された場合より駆動電圧がやや上昇する傾向がある。これは、コア構造の反対側にカルバゾール系置換基または化学式１のＡｒの位置やＤｏｎｏｒ ｅｆｆｅｃｔの強度に応じて一定水準調節可能になる。
Ｂｉｐｏｌａｒ Ｈｏｓｔ Ｓｙｓｔｅｍを構成する他の置換基であるカルバゾール系置換基の場合、強いＤｏｎｏｒ ｅｆｆｅｃｔに基づいて高いＴ１エネルギーレベルを有する良いホスト物質である。（Ｔ１＝３．００ｅＶ）主要ＨＯＭＯ ｓｉｔｅが位置しており、カルバゾール基自体の置換／非置換によりＤｏｎｏｒ Ｅｆｆｅｃｔを調節することができる。これとともに、カルバゾール基の置換により分子量を高めて分子自体の安定性と熱的物性（Ｔｇ、Ｔｍ）を高めるのに寄与することができる。
特に、ＯＬＥＤ素子において最も重要なＣｈａｒｇｅ ｂａｌａｎｃｅを維持するにあたり、電子より速いｍｏｂｉｌｉｔｙを有する正孔の流れを調節するためにカルバゾール基の置換は当該ホスト構造において重要な役割を果たし、これにより素子構造の多変化を図ることができ、素子の厚さと正孔注入層、正孔伝達層の変化によるＷｏｒｋ Ｆｕｎｃｔｉｏｎの変化にもカルバゾール基の置換により物質のＨＯＭＯ ｌｅｖｅｌを一定水準調節可能である。これにより、正孔伝達層とのエネルギー障壁を無くすことで素子内の正孔の流れを改善して駆動電圧を効果的に低く維持できる役割を果たすことを確認することができた。
カルバゾール系置換基と前記化学式１のＡｒの置換を比較すれば、同一位置においてカルバゾール基が置換される時、全体的な駆動電圧が低くなることを確認することができた。これは、カルバゾール基のｗｏｒｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎであるＨＯＭＯレベルが、隣接している正孔伝達層のＨＯＭＯレベルと類似するにつれて界面での抵抗が相対的に減少するからである。これにより、正孔の流れが改善され、Ｔｕｒｎ ｏｎ Ｖｏｌｔａｇｅが低くなり、駆動電圧も低くなることを確認することができた。
前記表８の前記実施例３３から実施例６５までの化合物は、ジベンゾフランコアの１番位置にトリアジンが結合した物質である。この場合、相対的にやや低下する線形性（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）を有するが、ジベンゾフランの反対側に位置したカルバゾール基または前記化学式１のＡｒが置換された位置に応じて一定水準線形性（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）をより高めたり低減する効果を奏することができる。
したがって、若干の電子求引効果（ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ）を有するが、電子の非偏在化度はより高い方であるので、分子内のＣｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒはより活発に行われる。上記の実験結果から、同一の素子構造において色座標もよりＲｅｄ Ｓｈｉｆｔした形態であることを確認することができ、これは、Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒが起こることによって物質のＢａｎｄｇａｐが狭くなることを意味することができる。非偏在化した電子の存在とその活発なＣｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ効果によって駆動電圧と素子内の電流効率がより優れていることを確認することができた。
前記表１０は、赤色発光素子を製造して測定したものである。赤色素子の場合、金属錯体と有機ホスト物質とも、緑色素子と比較して低いＴ１エネルギーレベルを有する。したがって、緑色素子よりは相対的に低い電流効率と長寿命の特性を有する。
同一のコアを中心として赤色素子に使用される適正エネルギーレベルの水準を有する物質を作るために物質のコンジュゲーション領域を調節する必要があり、かつて使用中のＨＴ ｕｎｉｔであるカルバゾール系置換基とＥＴユニットであるトリアジンの置換基をそれぞれ多環縮合環基に変更して物質のコンジュゲーション領域を拡張させ、これにより、相対的に同一に長寿命、高効率の特性を有する赤色燐光ホスト物質をデザインすることができた。
特に、カルバゾール基に導入された多環縮合によりカルバゾール基が有する速い正孔特性を維持し、赤色燐光が発現可能なＴ１エネルギーレベルに調節可能である。同時に、縮合環の形態であるので、より広いコンジュゲーション領域を確保可能なため、分子の安定性も増大させることができる。この時、カルバゾール基周辺を置換することで一定水準ＨＯＭＯ準位のエネルギーレベルを調節することができる。したがって、正孔輸送層との近接したＷｏｒｋ Ｆｕｎｃｔｉｏｎを有するように調節して素子全体の駆動電圧をより低下させるというメリットを有することを確認することができた。
また、トリアジン基に導入されたジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、トリフェニレン基などの縮合された置換基は、トリアジンが有する強いＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ性質をより強くすることができる。ヘテロ原子の存在の有無とは別個に、安定的な構造を有する多重縮合環の導入により広いコンジュゲーション領域を確保してＬＵＭＯ準位の拡張を図ることができる。これにより、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙをより強くして低い電圧でも十分な電流効率を維持できる役割を果たし、赤色発光に必要な適正水準のＴ１エネルギーレベルへの調節も併せて行われる。
既存の構造体に基づいて置換基の縮合環の導入の有無によって同一構造で様々な色相を実現できるため、当該構造体の拡張性は限りがなく、ＲＧＢ方式や２－Ｓｔａｃｋ、３－Ｓｔａｃｋなどの様々な素子構造を導入しても類似する形態の素子の構築が可能というメリットがある。
置換基の位置に応じて適切なＷｏｒｋ Ｆｕｎｃｔｉｏｎを有する物質を製造できるので、今後新たな素子を構築してもエネルギーレベルの調節はもちろん、素子全体のＥｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙを調節する要素としても使用可能である。
前記表９および表１１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に、まず材料を混合して１つの供源に入れて混合する予備混合（ｐｒｅ－ｍｉｘｅｄ）過程を経る。予備混合時には、２～３つの蒸着源を使用するのではない、１つの蒸着源を使用するため、工程をより単純にするというメリットが存在する。
前記のような予備混合時、各物質の固有の熱的特性を確認して混合しなければならず、この時、予備混合したホスト（Ｈｏｓｔ）物質を１つの蒸着源から蒸着する時、物質の固有の熱的特性によって蒸着速度を含む蒸着条件に大きな影響を与えることができる。予備混合された２種以上の物質間の熱的特性が類似しておらず異なる場合には、蒸着工程での繰り返し性、再現性を維持できず、これは、１回の蒸着工程ですべて均一なＯＬＥＤ素子を作製できないことを意味する。
これを克服するために、各物質の基本構造と置換基の適切な組み合わせを活用して物質の電気的特性を調整すると同時に、熱的特性も分子構造の形態によって調節可能である。そのため、前記化学式２のようにカルバゾールＮと結合する炭素との結合だけでなく、基本骨格のほかに前記化学式２に様々な置換基を活用して素子の性能向上を図るのはもちろん、各物質の熱的特性を調節してホスト－ホスト間の様々な予備混合蒸着工程の多様性を確保することができる。これにより、ホストとして２つの化合物だけでなく、３～４つ以上のホスト（Ｈｏｓｔ）物質を活用した予備混合蒸着工程の多様性も共に確保できるというメリットがある。
前記化学式１のヘテロ環化合物と前記化学式２のヘテロ環化合物との混合は、２種以上の物質を混合できることを意味するものであり、上記の実験例は代表例に過ぎず、これに限定されない。
前記表９および表１１から分かるように、前記化学式１のヘテロ環化合物と前記化学式２のヘテロ環化合物との混合により発光層の電流効率が一部改善される効果が得られるだけでなく、長寿命の特性を有する素子を構築できることを確認することができた。前記表９および１１の結果をみると、前記化学式１のヘテロ環化合物と前記化学式２のヘテロ環化合物とを同時に含む場合、より優れた効率および寿命効果を示すことを確認することができた。これは、２つ以上の物質が混合された時に発生するエキサイプレックス（ｅｘｃｉｐｌｅｘ）現象によるものである。前記エキサイプレックス（ｅｘｃｉｐｌｅｘ）現象は、２分子間の電子交換によりｄｏｎｏｒ（ｐ－ｈｏｓｔ）のＨＯＭＯ ｌｅｖｅｌ、ａｃｃｅｐｔｏｒ（ｎ－ｈｏｓｔ）のＬＵＭＯ ｌｅｖｅｌサイズ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）現象が生じると、Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｉｎｔｅｒｓｙｓｔｅｍ Ｃｒｏｓｓｉｎｇ（ＲＩＳＣ）が起こり、これによって蛍光発光の内部量子効率が１００％まで上昇できる。正孔輸送能力が良いｄｏｎｏｒ（ｐ－ｈｏｓｔ）と電子輸送能力が良いａｃｃｅｐｔｏｒ（ｎ－ｈｏｓｔ）が発光層のホストとして使用される場合、正孔はｐ－ｈｏｓｔに注入され、電子はｎ－ｈｏｓｔに注入されるが、この時、分子間の電子交換によってエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）がＱｕｅｎｃｈｉｎｇされずエネルギーを有し得るエキシトンのＬｉｆｅｔｉｍｅが増加する。それによって全体的な電流効率が改善されるとともに、素子の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のヘテロ環化合物、ａｃｃｅｐｔｏｒの役割は前記化学式１のヘテロ環化合物が発光層ホストとして使用された場合に、優れた素子特性を示すことを確認することができた。
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 (18)

  1. 下記化学式１で表されるヘテロ環化合物：
    Figure 2023500009000097
    前記化学式１において、
    Ｎ－Ｈｅｔは、置換もしくは非置換であり、Ｎを１個以上含む単環もしくは多環のＣ２～Ｃ６０のヘテロ環基であり、
    ＬおよびＬ１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、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り、
    Ａｒは、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あり、
    Ｒ１～Ｒ１１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；シアノ基；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Ｃ２～Ｃ６０のアルケニル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のアルキニル基；置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ６０のアルコキシ基；置換もしくは非置換のＣ３～Ｃ６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のヘテロシクロアルキル基；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；－Ｐ（＝Ｏ）ＲＲ’；－ＳｉＲＲ’Ｒ”および－ＮＲＲ’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、
    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あり、
    ａおよびｃは、０～４の整数であり、
    ｂは、０～２の整数である。
  2. 前記化学式１は、下記化学式３または４で表される、請求項１に記載のヘテロ環化合物：
    Figure 2023500009000098
    Figure 2023500009000099
    前記化学式３および４において、
    Ｒ１～Ｒ１１、Ｎ－Ｈｅｔ、Ｌ、Ｌ１、Ａｒ、ａ、ｂ、およびｃの定義は、前記化学式１における定義と同じである。
  3. 前記化学式３は、下記化学式３－１～３－６のいずれか１つで表される、請求項２に記載のヘテロ環化合物：
    Figure 2023500009000100
    Figure 2023500009000101
    Figure 2023500009000102
    Figure 2023500009000103
    Figure 2023500009000104
    Figure 2023500009000105
    前記化学式３－１～３－６において、
    前記Ｒ１～Ｒ１１、Ｎ－Ｈｅｔ、Ｌ、Ｌ１、Ａｒ、ａ、ｂ、およびｃの定義は、前記化学式３における定義と同じである。
  4. 前記化学式４は、下記化学式４－１～４－６のいずれか１つで表される、請求項２に記載のヘテロ環化合物：
    Figure 2023500009000106
    Figure 2023500009000107
    Figure 2023500009000108
    Figure 2023500009000109
    Figure 2023500009000110
    Figure 2023500009000111
    前記化学式４－１～４－６において、
    前記Ｒ１～Ｒ１１、Ｎ－Ｈｅｔ、Ｌ、Ｌ１、Ａｒ、ａ、ｂ、およびｃの定義は、前記化学式４における定義と同じである。
  5. 前記化学式１のＡｒは、下記の構造のいずれか１つである、請求項１に記載のヘテロ環化合物：
    Figure 2023500009000112
    前記構造式において、
    Figure 2023500009000113
    は、Ｌ１に連結される位置を意味し、
    Ｘ１は、Ｏ；またはＳである。
  6. 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、請求項１に記載のヘテロ環化合物：
    Figure 2023500009000114
    Figure 2023500009000115

    Figure 2023500009000116

    Figure 2023500009000117

    Figure 2023500009000118

    Figure 2023500009000119

    Figure 2023500009000120

    Figure 2023500009000121

    Figure 2023500009000122

    Figure 2023500009000123

    Figure 2023500009000124

    Figure 2023500009000125

    Figure 2023500009000126

    Figure 2023500009000127
  7. 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１～６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。
  8. 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、請求項７に記載の有機発光素子。
  9. 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、請求項７に記載の有機発光素子。
  10. 前記有機物層は、電子注入層または電子輸送層を含み、前記電子輸送層または電子注入層は、前記ヘテロ環化合物を含む、請求項７に記載の有機発光素子。
  11. 前記有機物層は、電子ブロック層または正孔ブロック層を含み、前記電子ブロック層または正孔ブロック層は、前記ヘテロ環化合物を含む、請求項７に記載の有機発光素子。
  12. 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層以上をさらに含む、請求項７に記載の有機発光素子。
  13. 前記有機物層は、下記化学式２のヘテロ環化合物をさらに含む、請求項７に記載の有機発光素子：
    Figure 2023500009000128
    前記化学式２において、
    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～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あり、
    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；シアノ基；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Ｃ２～Ｃ６０のアルケニル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のアルキニル基；置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ６０のアルコキシ基；置換もしくは非置換のＣ３～Ｃ６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のヘテロシクロアルキル基；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；および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、
    ｒおよびｓは、０～７の整数である。
  14. 前記化学式２は、下記の化合物のいずれか１つで表される、請求項１３に記載の有機発光素子：
    Figure 2023500009000129
    Figure 2023500009000130

    Figure 2023500009000131

    Figure 2023500009000132

    Figure 2023500009000133

    Figure 2023500009000134

    Figure 2023500009000135

    Figure 2023500009000136

    Figure 2023500009000137
  15. 請求項１に記載の前記化学式１で表される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有機発光素子の有機物層用組成物：
    Figure 2023500009000138
    前記化学式２において、
    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～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あり、
    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；シアノ基；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Ｃ２～Ｃ６０のアルケニル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のアルキニル基；置換もしくは非置換のＣ１～Ｃ６０のアルコキシ基；置換もしくは非置換のＣ３～Ｃ６０のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のＣ２～Ｃ６０のヘテロシクロアルキル基；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；および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、
    ｒおよびｓは、０～７の整数である。
  16. 前記組成物中の、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である、請求項１５に記載の有機発光素子の有機物層用組成物。
  17. 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１５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。
  18. 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、熱真空蒸着方法を用いて形成する、請求項１７に記載の有機発光素子の製造方法。
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