JP2023520870A - ヘテロ環化合物およびそれを含む有機発光素子 - Google Patents
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Abstract
本明細書は、化学式1で表されるヘテロ環化合物、およびそれを含む有機発光素子を提供する。
Description
本明細書は、ヘテロ環化合物およびそれを含む有機発光素子に関する。
本明細書は、2020年4月7日付にて韓国特許庁に提出された韓国特許出願第10-2020-0042138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含まれる。
電界発光素子は、自発光型表示素子の一種であり、視野角が広く、コントラストに優れるだけでなく、応答速度が速いという利点を有している。
有機発光素子は、2つの電極間に有機薄膜を配置し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成して消滅しながら光を放つことになる。前記有機薄膜は、必要に応じて単層または多層で構成されることができる。
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することのできる化合物が用いられてもよいし、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せる化合物が用いられてもよい。他にも、有機薄膜の材料として、正孔注入、正孔輸送、電子遮断、正孔遮断、電子輸送、電子注入などの役割を果たすことのできる化合物が用いられてもよい。
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絶えず求められている。
有機発光素子で使用可能な材料に要求される条件、例えば、適切なエネルギー準位、電気化学的安定性、熱的安定性などを満たすことができ、置換基によって有機発光素子に要求される様々な役割を果たすことのできる化学構造を有する化合物を含む有機発光素子の研究が必要である。
本出願は、本明細書はヘテロ環化合物およびそれを含む有機発光素子に関する。
前記化学式1において、
R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
H1は、水素;または重水素であり、
Yは、下記化学式1-1~化学式1-4のいずれかで表され、
前記化学式1-1~1-4において、
X1は、OまたはSであり、
L1は、直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であり、
R11およびR12は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であり、
Ar3は、置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
mは0~5の整数であり、
aは0~3の整数であり、bおよびcはそれぞれ0~4の整数である。
R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
H1は、水素;または重水素であり、
Yは、下記化学式1-1~化学式1-4のいずれかで表され、
前記化学式1-1~1-4において、
X1は、OまたはSであり、
L1は、直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であり、
R11およびR12は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であり、
Ar3は、置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
mは0~5の整数であり、
aは0~3の整数であり、bおよびcはそれぞれ0~4の整数である。
また、本出願の一実施形態によれば、第1の電極;前記第1の電極と対向して設けられた第2の電極;および前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられた1層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、前記有機物層のうち少なくとも1層は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含むものである、有機発光素子を提供する。
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用いることができる。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、前記化合物は、有機発光素子の正孔輸送材料、電子阻止材料、または発光層材料として使用されてもよい。例えば、前記化合物は単独で発光材料として使用されることもでき、他の化合物と共に使用して2つの化合物が発光材料として使用されることもでき、発光層のホスト材料として使用されることもできる。
本出願に係る化学式1のヘテロ環化合物は、ジベンゾフラン構造にベンゾフランが縮合した構造を有するものであり、特に、Yの置換基が前記化学式1-1~1-4のいずれか1つを満たすことにより、正孔輸送能力を有する特定の置換基が置換され、より安定した構造を有するようになり、これにより有機発光素子の寿命および駆動の安定性を見せ、効率が改善される特徴を有することになる。
前記化学式1のヘテロ環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。
以下、本出願について詳細に説明する。
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、C1~60の直鎖または分岐鎖を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。前記アルキル基の炭素数は、1~60、具体的には1~40、より具体的には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、C2~60の直鎖または分岐鎖を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。前記アルケニル基の炭素数は、2~60、具体的には2~40、より具体的には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の直鎖または分岐鎖を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。前記アルキニル基の炭素数は、2~60、具体的には2~40、より具体的には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、分岐鎖また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であることが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、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であってもよいが、これらに限定されない。
本明細書において、前記シクロアルキル基は、炭素数3~60の単環または多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。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されるか、縮合した基を意味する。ここで、他の環基は、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、さらに具体的には5~20であってもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、3-メチルシクロペンチル基、2,3-ジメチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、3-メチルシクロヘキシル基、4-メチルシクロヘキシル基、2,3-ジメチルシクロヘキシル基、3,4,5-トリメチルシクロヘキシル基、4-tert-ブチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記ヘテロシクロアルキル基は、ヘテロ原子として、O、S、Se、NまたはSiを含み、炭素数2~60の単環または多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。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されるか、縮合した基を意味する。ここで、他の環基はヘテロシクロアルキル基であってもよいが、他の種類の環基、例えばシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記ヘテロシクロアルキル基の炭素数は、2~60、具体的には2~40、さらに具体的には3~20であってもよい。
本明細書において、前記アリール基は、炭素数6~60の単環または多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。ここで、多環とは、アリール基が他の環基と直接連結されるか、縮合した基を意味する。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、より具体的には6~25であってもよい。前記アリール基の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、トリフェニル基、ナフチル基、アントリル基、クライセニル基、フェナントレニル基、フェリレニル基、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もよく、隣接した置換基が互いに結合して環を形成してもよい。
本明細書において、前記ヘテロアリール基は、ヘテロ原子としてS、O、Se、NまたはSiを含み、炭素数2~60の単環または多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。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されるか、縮合した基を意味する。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、イソオキサゾリル基、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、ベンゾオキサゾリル基、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、これだけ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から選択されることができ、炭素数は特に限定されないが、1~30であることが好ましい。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価基を意味する。これらはそれぞれ2価基であることを除いて、前述のアリール基の説明を適用することができる。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価基を意味する。これらはそれぞれ2価基であることを除いて、前述のヘテロアリール基の説明を適用することができる。
本明細書において、ホスフィンオキシド基は-P(=O)(R101)(R102)で表され、R101およびR102は互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;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、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、-Si(R104)(R105)(R106)で表され、R104~R106は互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;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挙げられるが、これに限定されない。
本明細書において、「隣接した」基は、該当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い位置にある置換基、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し得る。例えば、ベンゼン環にオルソ(ortho)位置で置換された2つの置換基および脂肪族環において同一炭素に置換された2つの置換基は、互いに「隣接した」基と解釈されることができる。
隣接した基が形成することのできる脂肪族炭化水素環、脂肪族ヘテロ環、芳香族炭化水素環、または芳香族ヘテロ環は、一価基でないことを除いては、前述のシクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基で例示された構造を適用してもよい。
本明細書において、ヘテロ環は環構造にヘテロ原子を含んでいるものであれば限定されない。例えば、ヘテロ環は、ヘテロシクロアルキル基またはヘテロアリール基を含んでもよく、前記ヘテロシクロアルキル基またはヘテロアリール基にさらに環が縮合されてもよい。
本明細書において、前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子が置換される位置、すなわち置換基が置換可能な位置であれば限定されず、2以上置換される場合、2以上の置換基は互いに同一であるか異なっていてもよい。
本明細書において、「置換または非置換」とは、重水素;ハロゲン基;シアノ基;C1~60の直鎖または分枝鎖のアルキル;C2~60の直鎖または分岐鎖のアルケニル;C2~60の直鎖または分岐鎖のアルキニル;C3~60の単環または多環のシクロアルキル;C2~60の単環または多環のヘテロシクロアルキル;C6~60の単環または多環のアリール;C2~60の単環または多環のヘテロアリール;-SiRR’R’’;-P(=O)RR’;C1~20のアルキルアミン;C6~60の単環または多環のアリールアミン;およびC2~60の単環または多環のヘテロアリールアミンからなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換、または前記例示の置換基の中から選択された少なくとも2つの置換基が連結された置換基で置換されるか、または非置換されたことを意味し、
前記R、R’およびR’’は互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~60のアリール基;または、置換または非置換のC2~60のヘテロアリール基である。
前記R、R’およびR’’は互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~60のアリール基;または、置換または非置換のC2~60のヘテロアリール基である。
本明細書において、「化学式または化合物構造に置換基が示されていない場合」とは、炭素原子に水素原子が結合されたことを意味する。ただし、重水素(2H、Deuterium)は水素の同位元素であるため、一部の水素原子は重水素であってもよい。
本出願の一実施形態において、「化学式または化合物構造に置換基が示されていない場合」は、置換基が置かれることのできる位置が、全て水素または重水素であることを意味してもよい。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く、このとき重水素の含量は0%~100%であってもよい。
本出願の一実施形態において、「化学式または化合物構造に置換基が表示されていない場合」において、重水素の含量が0%、水素の含量が100%、置換基は全て水素などの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混在して使用されてもよい。
本出願の一実施形態において、重水素は、水素の同位元素(isotope)の一つであって、陽性子(proton)1つと中性子(neutron)1つからなる重陽子(deuteron)を原子核(nucleus)として有する元素であり、水素-2で表すことができ、元素記号はDまたは2Hと書くこともできる。
本出願の一実施形態において、同位元素は、原子番号(atomic number、Z)は同一であるが、質量数(mass number、A)が異なる原子を意味する同位元素は、同数の陽性子(proton)を有するが、中性子(neutron)の数が異なる元素としても解釈できる。
本出願の一実施態様において、特定の置換基の含量T%の意味は、基本と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数をT2と定義する場合、T2/T1×100=T%と定義することができる。
すなわち、一例において、
で表されるフェニル基における重水素の含量20%ということは、フェニル基が有し得る置換基の総個数は5(式中T1)個であり、そのうち重水素の個数が1(式中T2)である場合20%と表示されることができる。すなわち、フェニル基において重水素の含量が20%であることを下記の構造式で表すことができる。
で表されるフェニル基における重水素の含量20%ということは、フェニル基が有し得る置換基の総個数は5(式中T1)個であり、そのうち重水素の個数が1(式中T2)である場合20%と表示されることができる。すなわち、フェニル基において重水素の含量が20%であることを下記の構造式で表すことができる。
また、本出願の一実施形態において、「重水素の含量が0%のフェニル基」の場合、重水素原子が含まれない、すなわち水素原子5個を有するフェニル基を意味してもよい。
前記化学式11において、
R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
Yは、下記化学式1-1~化学式1-4のいずれかで表され、
前記化学式1-1~1-4において、
X1は、OまたはSであり、
L1は、直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であり、
R11およびR12は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であり、
Ar3は、置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
mは、0~5の整数であり、
aは0~3の整数であり、bおよびcはそれぞれ0~4の整数である。
R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
Yは、下記化学式1-1~化学式1-4のいずれかで表され、
前記化学式1-1~1-4において、
X1は、OまたはSであり、
L1は、直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であり、
R11およびR12は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であり、
Ar3は、置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
mは、0~5の整数であり、
aは0~3の整数であり、bおよびcはそれぞれ0~4の整数である。
本出願の一実施形態において、前記化学式1は、重水素含有率が0%~100%であってもよい。
本出願の一実施形態において、前記化学式1は重水素含有率が0%であってもよい。
前記重水素含有率が0%であるとは、前記化学式1のヘテロ環化合物は重水素を含まないことを意味し得る。
本出願の一実施形態において、前記化学式1は、重水素含有率が0%超100%以下であってもよい。
本出願の一実施形態において、前記化学式1は、重水素含有率が30%~100%であってもよい。
本出願の一実施形態において、前記化学式1は、重水素含有率が50%~100%であってもよい。
本出願の一実施形態において、前記化学式1は重水素含有率が100%であってもよい。この場合、重水素を含まない同一構造に対して寿命が改善される効果がある。
前記化学式2および化学式3において、
YおよびH1の定義は、前記化学式1における定義と同一であり、
R21~R28は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;あるいは置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
L2は、直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であり、
pは0~5の整数であり、2以上の場合、L2は同一または異なり、
Ar11およびAr12は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であり、
H2は、水素;または重水素であり、
h2は0~3の整数であり、2以上の場合、H2は同一または異なる。
YおよびH1の定義は、前記化学式1における定義と同一であり、
R21~R28は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;あるいは置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
L2は、直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であり、
pは0~5の整数であり、2以上の場合、L2は同一または異なり、
Ar11およびAr12は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であり、
H2は、水素;または重水素であり、
h2は0~3の整数であり、2以上の場合、H2は同一または異なる。
前記化学式3-1~3-4において、
各置換基の定義は、前記化学式3の定義と同一である。
各置換基の定義は、前記化学式3の定義と同一である。
前記化学式4および化学式5において、
L2およびpの定義は、前記化学式3の定義と同一であり、
X2は、O;またはSであり、
Ar21およびAr22は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;あるいは置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
H3は、水素;または重水素であり、
h3は0~7の整数であり、2以上の場合、H3は同一または異なる。
L2およびpの定義は、前記化学式3の定義と同一であり、
X2は、O;またはSであり、
Ar21およびAr22は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;あるいは置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
H3は、水素;または重水素であり、
h3は0~7の整数であり、2以上の場合、H3は同一または異なる。
本出願の一実施形態において、L2は直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であってもよい。
他の一実施形態において、L2は直接結合;あるいは置換または非置換のC6~C60のアリーレン基であってもよい。
他の一実施形態において、L2は直接結合;あるいは置換または非置換のC6~C40のアリーレン基であってもよい。
他の一実施形態において、L2は直接結合;あるいは置換または非置換のC6~C20のアリーレン基であってもよい。
他の一実施形態において、L2は直接結合;あるいは置換または非置換の単環または多環のC6~C20のアリーレン基であってもよい。
他の一実施形態において、L2は直接結合;あるいは重水素で置換または非置換の単環のC6~C20のアリーレン基であってもよい。
他の一実施形態において、L2は直接結合;あるいは重水素で置換または非置換のフェニレン基であってもよい。
他の一実施形態において、L2は直接結合;あるいは単環のC6~C20のアリーレン基であってもよい。
他の一実施形態において、L2は直接結合;またはフェニレン基であってもよい。
本出願の一実施形態において、Ar11およびAr12は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar11およびAr12は、それぞれ独立して、置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar11およびAr12は、それぞれ独立して、置換または非置換のC6~C40のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C40のヘテロアリール基であってもよい。
他の一実施形態において、Ar11およびAr12は、それぞれ独立して、C1~C10のアルキル基、C6~C40のアリール基およびC2~C40のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換のC6~C40のアリール基;あるいはC2~C40のヘテロアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar11およびAr12は、それぞれ独立して、ジベンゾフラン基またはジベンゾチオフェン基で置換または非置換のフェニル基;ビフェニル基;ナフチル基;ジメチルフルオレニル基;ジフェニルフルオレニル基;スピロビフルオレニル基;ジベンゾフラン基;あるいはジベンゾチオフェン基であってもよい。
本出願の一実施形態において、Ar21およびAr22は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;あるいは置換または非置換のC6~C60のアリール基であってもよい。
他の一実施形態において、Ar21およびAr22は、それぞれ独立して、置換または非置換のC6~C60のアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar21およびAr22は、それぞれ独立して、置換または非置換の単環または多環のC6~C60のアリール基であってもよい。
他の一実施形態において、Ar21およびAr22は、それぞれ独立して、C1~C10のアルキル基、C6~C40のアリール基およびC2~C40のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換の単環または多環のC6~C60のアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar21およびAr22は、それぞれ独立して、ジベンゾチオフェン基またはジベンゾフラン基で置換または非置換のフェニル基;ビフェニル基;ナフチル基;ジメチルフルオレニル基;ジフェニルフルオレニル基;あるいはスピロビフルオレニル基であってもよい。
他の一実施形態において、Ar11およびAr12は、それぞれ独立して、重水素、C1~C10のアルキル基、C6~C40のアリール基およびC2~C40のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換のC6~C40のアリール基;あるいは重水素で置換または非置換のC2~C40のヘテロアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar11およびAr12は、それぞれ独立して、重水素、ジベンゾフラン基またはジベンゾチオフェン基で置換または非置換のフェニル基;重水素で置換または非置換のビフェニル基;重水素で置換または非置換のナフチル基;重水素で置換または非置換のジメチルフルオレニル基;ジフェニルフルオレニル基;スピロビフルオレニル基;重水素で置換または非置換のジベンゾフラン基;あるいは重水素で置換または非置換のジベンゾチオフェン基であってもよい。
他の一実施形態において、Ar21およびAr22は、それぞれ独立して、重水素、C1~C10のアルキル基、C6~C40のアリール基およびC2~C40のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換の単環または多環のC6~C60のアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar21およびAr22は、それぞれ独立して、重水素、ジベンゾチオフェン基またはジベンゾフラン基で置換または非置換のフェニル基;ビフェニル基;ナフチル基;ジメチルフルオレニル基;ジフェニルフルオレニル基;あるいはスピロビフルオレニル基であってもよい。
本出願の一実施形態において、R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成してもよい。
また他の一実施形態において、R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成してもよい。
また他の一実施形態において、R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のアミン基であってもよい。
また他の一実施形態において、R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換のアミン基で置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のアミン基であってもよい。
また他の一実施形態において、R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;重水素で置換または非置換のC1~C10のアルキル基、重水素で置換または非置換のC6~C60のアリール基および重水素で置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換のアミン基で置換または非置換のC6~C60のアリール基;または、重水素で置換または非置換のC1~C10のアルキル基、重水素で置換または非置換のC6~C60のアリール基および重水素で置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換のアミン基であってもよい。
また他の一実施形態において、R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;あるいは置換または非置換のアミン基であってもよい。
また他の一実施形態において、R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;あるいはC1~10のアルキル基、C6~60のアリール基およびC2~60のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換のアミン基であってもよい。
また他の一実施形態において、R1~R8は、それぞれ独立して、水素;または重水素であってもよい。
また他の一実施形態において、R1~R8は水素であってもよい。
また他の一実施形態において、R1~R8のいずれか1つは、重水素で置換または非置換のC1~C10のアルキル基、重水素で置換または非置換のC6~C60のアリール基および重水素で置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換のアミン基であり、残りはそれぞれ独立して、水素;または重水素であってもよい。
また他の一実施形態において、R1~R8のいずれか1つは、C1~C10のアルキル基、C6~C60のアリール基およびC2~C60のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換のアミン基であり、残りは水素であってもよい。
本出願の一実施形態において、R1~R4は、それぞれ独立して、水素;または重水素であってもよい。
前記化学式1-1~1-4において、
X1は、OまたはSであり、
L1は、直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であり、
R11およびR12は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であり、
Ar3は、置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
mは0~5の整数であり、
aは0~3の整数であり、bおよびcはそれぞれ0~4の整数である。
X1は、OまたはSであり、
L1は、直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であり、
R11およびR12は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であり、
Ar3は、置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
mは0~5の整数であり、
aは0~3の整数であり、bおよびcはそれぞれ0~4の整数である。
本出願の一実施形態において、L1は、直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であってもよい。
また他の一実施形態において、L1は、直接結合;あるいは置換または非置換のC6~C60のアリーレン基であってもよい。
また他の一実施形態において、L1は、直接結合;あるいは置換または非置換のC6~C40のアリーレン基であってもよい。
また他の一実施形態において、L1は、直接結合;あるいは置換または非置換のC6~C20のアリーレン基であってもよい。
また他の一実施形態において、L1は、直接結合;あるいは置換または非置換の単環または多環のC6~C20のアリーレン基であってもよい。
また他の一実施形態において、L1は、直接結合;あるいは単環のC6~C20のアリーレン基であってもよい。
また他の一実施形態において、L1は、直接結合;またはフェニレン基であってもよい。
また他の一実施形態において、L1は、直接結合;あるいは重水素で置換または非置換の単環のC6~C20のアリーレン基であってもよい。
また他の一実施形態において、L1は、直接結合;あるいは重水素で置換または非置換のフェニレン基であってもよい。
本出願の一実施形態において、mは0~5の整数であり、2以上の場合、L1は同じまたは異なる。
本出願の一実施形態において、R11およびR12は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成してもよい。
また他の一実施形態において、R11およびR12は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されてもよい。
また他の一実施形態において、R11およびR12は、それぞれ独立して、水素;または重水素であってもよい。
また他の一実施形態において、R11およびR12は水素であってもよい。
本出願の一実施形態において、aは0~3の整数であり、2以上の場合、化学式1-3のR11は同じまたは異なる。
本出願の一実施形態において、bは0~4の整数であり、2以上の場合、化学式1-3および1-4のR12は同じまたは異なる。
本出願の一実施形態において、cは0~4の整数であり、2以上の場合、化学式1-4のR11は同じまたは異なる。
本出願の一実施形態において、Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換または非置換のC6~C40のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C40のヘテロアリール基であってもよい。
他の一実施形態において、Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、C1~C10のアルキル基、C6~C40のアリール基およびC2~C40のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換のC6~C40のアリール基;あるいはC2~C40のヘテロアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、ジベンゾフラン基またはジベンゾチオフェン基で置換または非置換のフェニル基;ビフェニル基;ナフチル基;ジメチルフルオレニル基;ジフェニルフルオレニル基;スピロビフルオレニル基;ジベンゾフラン基;あるいはジベンゾチオフェン基であってもよい。
さらに他の一実施形態において、Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、重水素、C1~C10のアルキル基、C6~C40のアリール基およびC2~C40のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換のC6~C40のアリール基;あるいは重水素で置換または非置換のC2~C40のヘテロアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、ジベンゾフラン基またはジベンゾチオフェン基で置換または非置換のフェニル基;重水素で置換または非置換のビフェニル基;重水素で置換または非置換のナフチル基;重水素で置換または非置換のジメチルフルオレニル基;ジフェニルフルオレニル基;スピロビフルオレニル基;重水素で置換または非置換のジベンゾフラン基;あるいは重水素で置換または非置換のジベンゾチオフェン基であってもよい。
本出願の一実施形態において、Ar3は、置換または非置換のC6~C60のアリール基であってもよい。
他の一実施形態において、Ar3は、置換または非置換のC6~C40のアリール基であってもよい。
他の一実施形態において、Ar3は、C1~C10のアルキル基、C6~C40のアリール基およびC2~C40のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換のC6~C40のアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar3は、フェニル基;ビフェニル基;ナフチル基;ジメチルフルオレニル基;ジフェニルフルオレニル基;あるいはスピロビフルオレニル基であってもよい。
他の一実施形態において、Ar3は、重水素、C1~C10のアルキル基、C6~C40のアリール基およびC2~C40のヘテロアリール基からなる群から選択される少なくとも1つの置換基で置換または非置換のC6~C40のアリール基であってもよい。
また他の一実施形態において、Ar3は、重水素で置換または非置換のフェニル基;重水素で置換または非置換のビフェニル基;重水素で置換または非置換のナフチル基;ジメチルフルオレニル基;ジフェニルフルオレニル基;あるいはスピロビフルオレニル基であってもよい。
また、前記化学式1の構造に様々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の際に用いられる正孔注入層物質、正孔輸送用物質、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用いられる置換基を前記コア構造に導入することにより、各有機物層で要求される条件を満たす物質を合成することができる。
また、前記化学式1の構造に様々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に調節することが可能となり、一方で有機物の間での界面における特性を向上させ、物質の用途を多様にすることができる。
なお、本出願の一実施形態において、第1の電極;前記第1の電極と対向して設けられた第2の電極;および前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられた1層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、前記有機物層のうち少なくとも1層は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物を含むものである、有機発光素子を提供する。
また他の一実施形態において、第1の電極;前記第1の電極と対向して設けられた第2の電極;および前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられた1層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、前記有機物層のうち少なくとも1層は、前記化学式1で表されるヘテロ環化合物の一種を含むものである、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の具体的な内容は、前述と同様である。
本出願の一実施形態において、前記第1の電極は陽極であり、前記第2の電極は陰極であってもよい。
また他の一実施形態において、前記第1の電極は陰極であり、前記第2の電極は陽極であってもよい。
本出願の一実施形態において、前記有機発光素子は、青色有機発光素子であり、前記化学式1で表され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されてもよい。例えば、前記化学式1で表され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てもよい。
本出願の一実施形態において、前記有機発光素子は、緑色有機発光素子であり、前記化学式1で表され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されてもよい。例えば、前記化学式1で表され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てもよい。
本出願の一実施形態において、前記有機発光素子は、赤色有機発光素子であり、前記化学式1で表され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されてもよい。例えば、前記化学式1で表され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てもよい。
本発明の有機発光素子は、上述の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いては、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されてもよい。
前記ヘテロ環化合物は、有機発光素子の製造時の真空蒸着法だけでなく、溶液塗布法により有機物層に形成されてもよい。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してもよい。しかしながら、有機発光素子の構造はこれに限定されず、より少ない数の有機物層を含んでもよい。
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み、前記発光層は前記ヘテロ環化合物を含んでもよい。
また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んでもよい。
他の例として、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してもよい。
本発明の有機発光素子において、前記有機物層は、電子注入層または電子輸送層を含み、前記電子注入層または電子輸送層は前記ヘテロ環化合物を含んでもよい。
本発明の有機発光素子において、前記有機物層は正孔輸送層を含み、前記正孔輸送層は前記ヘテロ環化合物を含んでもよい。
本発明の有機発光素子において、前記有機物層は電子阻止層を含み、前記電子阻止層は前記ヘテロ環化合物を含んでもよい。
また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んでもよい。
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から選択される1層または2層以上をさらに含んでもよい。
図1~図3に、本出願の一実施形態による有機発光素子の電極と有機物層と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ものではなく、当技術分野で知られている有機発光素子の構造を本出願にも適用することができる。
図1によると、基板100上に陽極200、有機物層300、および陰極400が順次積層された有機発光素子が示されている。しかし、このような構造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積層された有機発光素子が具現されてもよい。
図3は、有機物層が多層である場合を例示したものである。図3に係る有機発光素子は、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。しかしながら、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いし、必要な他の機能層をさらに追加してもよい。
前記化学式1のヘテロ環化合物を含む有機物層は、必要に応じて他の物質をさらに含んでもよい。
本出願の一実施形態において、前記化学式1のヘテロ環化合物を含む有機物層は、トリアジン系化合物、1,2,4-トリアゾール系化合物、またはビスカルバゾール系化合物と共に含まれてもよい。
前記有機物層が化学式1のヘテロ環化合物とトリアジン系化合物、1,2,4-トリアゾール系化合物、またはビスカルバゾール系化合物を有機発光素子の有機物層に含む場合、より優れた効率および寿命効果を示す。この結果は、2つの化合物を同時に含む場合、エキシプレックス(exciplex)現象が起こることを予想することができる。
前記エキシプレックス(exciplex)現象は、2分子間の電子交換でdonor(p-host)のHOMO level、acceptor(n-host)LUMO levelの大きさのエネルギーを放出する現象である。2つの分子間エキシプレックス(exciplex)現象が起こると、Reverse Intersystem Crossing(RISC)が起こり、これにより蛍光の内部量子効率が100%まで上がることがある。正孔輸送能力の良いdonor(p-host)と電子輸送能力の良いacceptor(n-host)が発光層のホストとして用いられる場合、正孔はp-hostに注入され、電子はn-hostに注入されるため、駆動電圧を下げることができ、それにより寿命を向上させるのに役立つ。
前記化学式Xにおいて、
Rx1~Rx3は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であってもよい。
Rx1~Rx3は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であってもよい。
前記化学式Yにおいて、
Ry1~Ry3は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であってもよい。
Ry1~Ry3は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であってもよい。
本出願の一実施形態によ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以下に例示するが、これらは例示のためのものであり、本出願の範囲を限定するものではなく、当技術分野において公知の材料で置き換えることができる。
陽極材料としては、比較的に仕事関数の大きい材料を用いることができ、透明導電性酸化物、金属または導電性高分子などを用いることができる。前記陽極材料の具体例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金などの金属またはそれらの合金;酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)などの金属酸化物;ZnO:AlまたはSnO2:Sbなどの金属と酸化物の組み合わせ;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などの導電性高分子などがあるが、これらに限定されない。
陰極材料としては、比較的に仕事関数の低い材料を用いることができ、金属、金属酸化物、または導電性高分子などを用いることができる。前記陰極材料の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、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、錫、鉛などの金属またはそれらの合金;LiF/AlまたはLiO2/Alのような多層構造物質などがあるが、これら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号に開示されている銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物または文献[Advanced Material、6、p.677(1994)]に記載されているスターバースト型アミン誘導体類、例えばトリス(4-カルバゾイル-9-イルフェニル)アミン(TCTA)、4,4’,4’’-トリ[フェニル(m-トリル)アミノ]トリフェニルアミン(m-MTDATA)、1,3,5-トリス[4-(3-メチルフェニルフェニルアミノ)フェニル]ベンゼン(m-MTDAPB)、溶解性のある導電性高分子であるポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホン酸(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid)または、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate))、ポリアニリン/カンファースルホン酸(Polyaniline/Camphor sulfonic acid)またはポリアニリン/ポリ(4-スチレンスルホネート)(Polyaniline/Poly(4-styrene-sulfonate))などを用いることができる。
正孔輸送材料としては、ピラゾリン誘導体、アリールアミン系誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などを用いることができ、低分子または高分子材料が用いられることもある。
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されることができ、低分子物質だけでなく高分子物質が使用されてもよい。
電子注入材料としては、例えば、LiFが当業界で代表的に用いられるが、本出願はこれに限定されるものではない。
発光材料としては、赤、緑、青の発光材料を用いることができ、必要に応じて2以上の発光材料を混合して使用してもよい。このとき、2以上の発光材料を別々の供給源に蒸着して使用するか、予備混合して1つの供給源に蒸着して使用してもよい。また、発光材料として蛍光材料を用いることもできるが、燐光材料として用いてもよい。発光材料としては、単独で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用いられることもできるが、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を用いられてもよい。
発光材料のホストを混合して使用する場合には、同一系列のホストを混合して使用してもよいし、異なる系列のホストを混合して使用してもよい。例えば、nタイプホスト材料またはpタイプ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用いることができる。
本出願の一実施形態による有機発光素子は、使用される材料に応じて、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。
本出願の一実施形態によ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む有機電子素子でも有機発光素子に適用されるものと同様の原理で作用することができる。
以下では、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であり、本出願の範囲を限定するものではない。
1)化合物033-P4の製造
ジベンゾ[b,d]フラン-2-オール(dibenzo[b,d]furan-2-ol)(150g、814.38mmol)を酢酸(Acetic acid)600mlを入れて攪拌した。ヨウ素モノクロリド(Iodine monochloride)(132.22g、814.38mmol)とHCl 195mlと酢酸(Acetic acid)345mlを混合した後、前記溶液に入れてから12時間常温撹拌した。反応完了後、蒸留水3L投入後、生成した固体を濾過した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物033-P4(155g、61%)を得た。
ジベンゾ[b,d]フラン-2-オール(dibenzo[b,d]furan-2-ol)(150g、814.38mmol)を酢酸(Acetic acid)600mlを入れて攪拌した。ヨウ素モノクロリド(Iodine monochloride)(132.22g、814.38mmol)とHCl 195mlと酢酸(Acetic acid)345mlを混合した後、前記溶液に入れてから12時間常温撹拌した。反応完了後、蒸留水3L投入後、生成した固体を濾過した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物033-P4(155g、61%)を得た。
2)化合物033-P3の製造
化合物033-P4(118g、380.53mmol)とフェニルボロン酸(phenylboronic acid)(51.04g、418.58mmol)をテトラヒドロフラン(THF)1000mlと蒸留水200mlに溶かした後、Pd(PPh3)4(13.19g,11.42mmol)とK2CO3(131.48g、951.33mmol)を入れて12時間還流攪拌した。反応完了後、反応液に酢酸エチル(Ethyl acetate)を入れて溶解させた後、蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物033-P3(90g、91%)を得た。
化合物033-P4(118g、380.53mmol)とフェニルボロン酸(phenylboronic acid)(51.04g、418.58mmol)をテトラヒドロフラン(THF)1000mlと蒸留水200mlに溶かした後、Pd(PPh3)4(13.19g,11.42mmol)とK2CO3(131.48g、951.33mmol)を入れて12時間還流攪拌した。反応完了後、反応液に酢酸エチル(Ethyl acetate)を入れて溶解させた後、蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物033-P3(90g、91%)を得た。
3)化合物033-P2の製造
化合物033-P3(90g、345.77mmol)と1-ブロモ-4-クロロ-2-フルオロベンゼン(1-bromo-4-chloro-2-fluorobenzene)(79.66g、418.58mmol)をN,N-ジメチルアセトアミド(N,N-Dimethylacetamide)1000mlに溶解させた後、150℃に加熱した後、Cs2CO3(225.32g、691.54mmol)を入れて30分間還流攪拌した。反応完了後、ジクロロメタンと蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物033-P2(130g、83%)を得た。
化合物033-P3(90g、345.77mmol)と1-ブロモ-4-クロロ-2-フルオロベンゼン(1-bromo-4-chloro-2-fluorobenzene)(79.66g、418.58mmol)をN,N-ジメチルアセトアミド(N,N-Dimethylacetamide)1000mlに溶解させた後、150℃に加熱した後、Cs2CO3(225.32g、691.54mmol)を入れて30分間還流攪拌した。反応完了後、ジクロロメタンと蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物033-P2(130g、83%)を得た。
4)化合物033-P1の製造
化合物033-P2(130g、289.07mmol)をN,N-ジメチルアセトアミド(N,N-Dimethylacetamide)1000mlに溶かした後、Pd(PPh3)4(10.02g、8.67mmol)とNa2CO3(61.28g、578.14mmol4)とPPh3(7.58g、28.91mmol)を加え、12時間還流攪拌した。反応完了後、ジクロロメタンと蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥した後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物033-P1(76g、71%)を得た。
化合物033-P2(130g、289.07mmol)をN,N-ジメチルアセトアミド(N,N-Dimethylacetamide)1000mlに溶かした後、Pd(PPh3)4(10.02g、8.67mmol)とNa2CO3(61.28g、578.14mmol4)とPPh3(7.58g、28.91mmol)を加え、12時間還流攪拌した。反応完了後、ジクロロメタンと蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥した後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物033-P1(76g、71%)を得た。
5)化合物033の製造
化合物033-P1(10g、27.11mmol)とジ([1,1’-ビフェニル]-4-イル)アミン(di([1,1’-biphenyl]-4-yl)amine)(9.15g、28.47mmol)をキシレン(Xylene)100mlに溶かした後、Pd2(dba)3(1.24g、1.36mmol)、P(t-Bu)3(1.26ml、2.71mmol)、t-BuONa(6.51g、67.79mmol)を入れて3時間還流攪拌した。反応完了後、反応液にメチレンクロライド(MC)を入れて溶解させた後、蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物033(13g、73%)を得た。
化合物033-P1(10g、27.11mmol)とジ([1,1’-ビフェニル]-4-イル)アミン(di([1,1’-biphenyl]-4-yl)amine)(9.15g、28.47mmol)をキシレン(Xylene)100mlに溶かした後、Pd2(dba)3(1.24g、1.36mmol)、P(t-Bu)3(1.26ml、2.71mmol)、t-BuONa(6.51g、67.79mmol)を入れて3時間還流攪拌した。反応完了後、反応液にメチレンクロライド(MC)を入れて溶解させた後、蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物033(13g、73%)を得た。
前記製造例1においてフェニルボロン酸(phenylboronic acid)の代わりに下記表1の化合物Aを用い、1-ブロモ-4-クロロ-2-フルオロベンゼン(1-bromo-4-chloro-2-fluorobenzene)の代わりに下記表1の化合物Bを使用し、ジ([1,1’-ビフェニル]-4-イル)アミン(di([1,1’-biphenyl]-4-yl)amine)の代わりに下記表1の化合物Cを用いたことを除いて、前記製造例1と同様の方法で製造し、下記表1の目的化合物を合成した。
1)化合物783-P4の製造
ジベンゾ[b,d]フラン-2-オール(dibenzo[b,d]furan-2-ol)(150g、814.38mmol)を酢酸(Acetic acid)600mlを入れて攪拌した。ヨウ素モノクロリド(Iodine monochloride)(132.22g、814.38mmol)とHCl 195mlと酢酸(Acetic acid)345mlを混合した後、前記溶液に入れてから12時間常温撹拌した。反応完了後、蒸留水3L投入後に生成した固体を濾過した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物783-P4(155g、61%)を得た。
ジベンゾ[b,d]フラン-2-オール(dibenzo[b,d]furan-2-ol)(150g、814.38mmol)を酢酸(Acetic acid)600mlを入れて攪拌した。ヨウ素モノクロリド(Iodine monochloride)(132.22g、814.38mmol)とHCl 195mlと酢酸(Acetic acid)345mlを混合した後、前記溶液に入れてから12時間常温撹拌した。反応完了後、蒸留水3L投入後に生成した固体を濾過した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物783-P4(155g、61%)を得た。
2)化合物783-P3の製造
化合物783-P4(118g、380.53mmol)とフェニルボロン酸(phenylboronic acid)(51.04g、418.58mmol)をTHF 1000mlと蒸留水200mlに溶かした後、Pd(PPh3)4(13.19g、11.42mmol)とK2CO3(131.48g、951.33mmol)を加え、12時間還流攪拌した。反応完了後、反応液に酢酸エチル(Ethyl acetate)を入れて溶解させた後、蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物783-P3(90g、91%)を得た。
化合物783-P4(118g、380.53mmol)とフェニルボロン酸(phenylboronic acid)(51.04g、418.58mmol)をTHF 1000mlと蒸留水200mlに溶かした後、Pd(PPh3)4(13.19g、11.42mmol)とK2CO3(131.48g、951.33mmol)を加え、12時間還流攪拌した。反応完了後、反応液に酢酸エチル(Ethyl acetate)を入れて溶解させた後、蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物783-P3(90g、91%)を得た。
3)化合物783-P2の製造
化合物783-P3(90g、345.77mmol)と1-ブロモ-3-クロロ-2-フルオロベンゼン(1-bromo-3-chloro-2-fluorobenzene)(79.66g、418.58mmol)をN,N-ジメチルアセトアミド(N,N-Dimethylacetamide)1000mlに溶解させた後、150℃に加熱した後、Cs2CO3(225.32g、691.54mmol)を入れて30分間還流攪拌した。反応完了後、ジクロロメタンと蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物783-P2(130g、83%)を得た。
化合物783-P3(90g、345.77mmol)と1-ブロモ-3-クロロ-2-フルオロベンゼン(1-bromo-3-chloro-2-fluorobenzene)(79.66g、418.58mmol)をN,N-ジメチルアセトアミド(N,N-Dimethylacetamide)1000mlに溶解させた後、150℃に加熱した後、Cs2CO3(225.32g、691.54mmol)を入れて30分間還流攪拌した。反応完了後、ジクロロメタンと蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物783-P2(130g、83%)を得た。
4)化合物783-P1の製造
化合物783-P2(130g、289.07mmol)をN,N-ジメチルアセトアミド(N,N-Dimethylacetamide)1000mlに溶解した後、Pd(PPh3)4(10.02g、8.67mmol)とNa2CO3(61.28g、578.14mmol)とPPh3(7.58g、28.91mmol)を加え、12時間還流攪拌した。反応完了後、ジクロロメタンと蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥した後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物783-P1(76g、71%)を得た。
化合物783-P2(130g、289.07mmol)をN,N-ジメチルアセトアミド(N,N-Dimethylacetamide)1000mlに溶解した後、Pd(PPh3)4(10.02g、8.67mmol)とNa2CO3(61.28g、578.14mmol)とPPh3(7.58g、28.91mmol)を加え、12時間還流攪拌した。反応完了後、ジクロロメタンと蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥した後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物783-P1(76g、71%)を得た。
5)化合物783の製造
化合物783-P1(10g、27.11mmol)とN-([1,1’-ビフェニル]-4-イル)-N-(4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)-[1,1’-ビフェニル]-4-アミン(N-([1,1’-biphenyl]-4-yl)-N-(4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-[1,1’-biphenyl]-4-amine)(14.90g、28.47mmol)を1,4-ジオキサン(1,4-Dioxane)100mlと蒸留水20mlに溶かした後、Pd(dba)2(0.78g、1.36mmol)とK2CO3(9.37g、67.79mmol)とxPhos(1.29g、2.71mmol)を入れて、5時間還流攪拌した。反応完了後、反応液にMCを入れて溶解させた後、蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物783(14g、69%)を得た。
化合物783-P1(10g、27.11mmol)とN-([1,1’-ビフェニル]-4-イル)-N-(4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)-[1,1’-ビフェニル]-4-アミン(N-([1,1’-biphenyl]-4-yl)-N-(4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-[1,1’-biphenyl]-4-amine)(14.90g、28.47mmol)を1,4-ジオキサン(1,4-Dioxane)100mlと蒸留水20mlに溶かした後、Pd(dba)2(0.78g、1.36mmol)とK2CO3(9.37g、67.79mmol)とxPhos(1.29g、2.71mmol)を入れて、5時間還流攪拌した。反応完了後、反応液にMCを入れて溶解させた後、蒸留水で抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥させた後、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去した後、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒としてカラムクロマトグラフィーで精製して化合物783(14g、69%)を得た。
前記製造例2においてフェニルボロン酸(phenylboronic acid)の代わりに下記表2の化合物Dを用い、1-ブロモ-3-クロロ-2-フルオロベンゼン(1-bromo-3-chloro-2-fluorobenzene)の代わりに下記表2の化合物Eを用い、N-([1,1’-ビフェニル]-4-イル)-N-(4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)-[1,1’-ビフェニル]-4-アミン(N-([1,1’-biphenyl]-4-yl)-N-(4-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)phenyl)-[1,1’-biphenyl]-4-amine)の代わりに下記表2の化合物Fを用いたことを除いて、前記製造例2と同様の方法で製造し、下記表2の目的化合物を合成した。
化合物033をC6D6 50mlに入れ、窒素で30分間パージングした。エチルアルミニウムジクロリド(Ethylaluminum Dichloride)溶液(1.0M in Hexane)1.5mlを注射器を通して滴下し、反応混合物を1時間還流加熱した。室温に冷却した後、重水50mlを加えて抽出し、有機層を無水MgSO4で乾燥した後、ロータリーエバポレーターで濃縮した。このようにして収得された固体を前記の反応条件をさらに2回適用した。最後の処理後、トルエンで再結晶して化合物962(3.4g、65%)を得た。質量スペクトルを介して重水素原子が平均17個組み込まれたことを確認した。
前記製造例と同様の方法で前記製造例以外の化合物を製造し、その合成の確認結果を表3および表4に示した。表3は1H NMR(CDCl3、300MHz)の測定値であり、表4はFD-質量分析計(FD-MS:Field desorption mass spectrometry)の測定値である。
<実験例1>
-有機発光素子の作製
(1)有機発光素子の作製
(比較例1)
1500Åの厚さで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で洗浄した。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行い、乾燥させた後、UV洗浄機でUVを用いて5分間UVO処理した。その後、基板をプラズマ洗浄機(PT)に移送した後、真空状態でITO仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理を行い、有機蒸着用熱蒸着装備に移送した。
-有機発光素子の作製
(1)有機発光素子の作製
(比較例1)
1500Åの厚さで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で洗浄した。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行い、乾燥させた後、UV洗浄機でUVを用いて5分間UVO処理した。その後、基板をプラズマ洗浄機(PT)に移送した後、真空状態でITO仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理を行い、有機蒸着用熱蒸着装備に移送した。
次いで、チャンバ内の真空度が10-6torrに達するまで排気した後、セルに電流を印加して2-TNATAを蒸発させてITO基板上に600Å厚さの正孔注入層を蒸着した。真空蒸着装置内の他のセルに下記N,N’-ビス(α-ナフチル)-N,N’-ジフェニル-4,4’-ジアミン(N,N’-bis(α-naphthyl)-N,N’-diphenyl-4,4’-diamine:NPB)を入れ、セルに電流を印加して蒸発させて正孔注入層上に300Å厚さの正孔輸送層を蒸着した。
その上に発光層を次のように熱真空蒸着した。発光層はホストとして9-[4-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl]-9’-phenyl-3,3’-Bi-9H-carbazoleの化合物を400Å蒸着し、緑色燐光ドーパントは、Ir(ppy)3を7%ドーピングして蒸着した。その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ッ化物(lithium fluoride:LiF)を10Å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1200Å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全ての有機化合物は、材料別にそれぞれ10-6~10-8torr下で真空昇華精製してOLED作製に使用した。
(比較例2~4および実施例1~23)
前記比較例1で正孔輸送層の形成時に用いられた化合物NPBの代わりに、下記表5に示されている化合物を使用したことを除いては、比較例1と同様に有機電界発光素子を製造した。
前記比較例1で正孔輸送層の形成時に用いられた化合物NPBの代わりに、下記表5に示されている化合物を使用したことを除いては、比較例1と同様に有機電界発光素子を製造した。
(2)有機発光素子の駆動電圧および発光効率
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で製造された寿命測定装備(M6000)を通じて基準輝度が6,000cd/m2のとき、T95を測定した。
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で製造された寿命測定装備(M6000)を通じて基準輝度が6,000cd/m2のとき、T95を測定した。
本発明の有機電界発光素子の特性は、下記表5のとおりである。
本発明の一具現例による実施例1~23の素子が比較例1~4の素子に比べて駆動電圧は低く効率および寿命に優れることがわかった。
<実験例2>
-有機発光素子の作製
(比較例5)
OLED用ガラス(サムスン-コーニング社製)から得られた透明電極ITO薄膜をトリクロロエチレン、アセトン、エタノール、蒸留水を順次用いて各5分間超音波洗浄を行った後、イソプロパノールに入れて保管した後使用した。次に真空蒸着装置の基板フォルダにITO基板を設置し、真空蒸着装置内のセルに下記4,4’,4’’-トリス(N,N-(2-ナフチル)-フェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4’’-tris(N,N-(2-naphthyl)-phenylamino)triphenyl amine:2-TNATA)を入れた。
-有機発光素子の作製
(比較例5)
OLED用ガラス(サムスン-コーニング社製)から得られた透明電極ITO薄膜をトリクロロエチレン、アセトン、エタノール、蒸留水を順次用いて各5分間超音波洗浄を行った後、イソプロパノールに入れて保管した後使用した。次に真空蒸着装置の基板フォルダにITO基板を設置し、真空蒸着装置内のセルに下記4,4’,4’’-トリス(N,N-(2-ナフチル)-フェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4’,4’’-tris(N,N-(2-naphthyl)-phenylamino)triphenyl amine:2-TNATA)を入れた。
次いで、チャンバ内の真空度が10-6torrに達するまで排気した後、セルに電流を印加して2-TNATAを蒸発させてITO基板上に600Å厚さの正孔注入層を蒸着した。真空蒸着装置内の他のセルに下記N,N’-ビス(α-ナフチル)-N,N’-ジフェニル-4,4’-ジアミン(N,N’-bis(α-naphthyl)-N,N’-diphenyl-4,4’-diamine:NPB)を入れ、セルに電流を印加して蒸発させて正孔注入層上に厚さ150Åの正孔輸送層を形成した後、前記正孔輸送層の上部に化合物M1を蒸着して50Å厚さで電子阻止層を形成した。
このように正孔注入層、正孔輸送層および電子阻止層を形成した後、その上に発光層として以下のような構造の青色発光材料を蒸着した。具体的には、真空蒸着装置内の一方のセルに青色発光ホスト材料であるH1を200Å厚さに真空蒸着させ、その上に青色発光ドーパント材料であるD1をホスト材料に対して5%真空蒸着した。
電子注入層としてフッ化リチウム(litium fluoride:LiF)を10Å厚さに蒸着し、Al陰極を1,000Åの厚さにしてOLED素子を作製した。
一方、OLED素子作製に必要な全ての有機化合物は、材料別にそれぞれ10-6~10-8torr下で真空昇華精製してOLED作製に使用した。
(比較例6~8および実施例24~63)
前記比較例5において化合物M1の代わりに下記表6に示されている化合物を用いたことを除いては、比較例5と同様に行って有機電界発光素子を作製した。本発明により製造された青色有機発光素子の駆動電圧、発光効率、寿命を測定した結果は、下記表6のとおりであった。
前記比較例5において化合物M1の代わりに下記表6に示されている化合物を用いたことを除いては、比較例5と同様に行って有機電界発光素子を作製した。本発明により製造された青色有機発光素子の駆動電圧、発光効率、寿命を測定した結果は、下記表6のとおりであった。
本発明の一具現例による実施例24~63の素子が比較例5~8の素子に比べて駆動電圧が低く効率および寿命に優れることがわかった。特に、前記比較例7に用いられたM3は、対称構造を有することにより結晶性の特徴を有し、このような特徴を有する材料は、蒸着時に蒸着膜が不均一であり、電荷輸送能力が低下する特性がある。このような問題によって駆動電圧が高くなり、効率低下の原因となる。
また、前記比較例8に用いられたM4は、HOMOのエネルギーレベルが深くなり、正孔伝達が容易でないことにより、駆動電圧が高くなり、効率が低下することが確認できた。
<実験例3>
1)有機発光素子の作製
(実施例64~88および比較例9~14)
1,500Åの厚さでインジウムチンオキシド(ITO)で薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水超音波で洗浄した。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行い、乾燥させた後、UV洗浄機でUVを用いて5分間UVO処理した。その後、基板をプラズマ洗浄機(PT)に移送した後、真空状態でITO仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理を行い、有機蒸着用熱蒸着装備に移送した。
1)有機発光素子の作製
(実施例64~88および比較例9~14)
1,500Åの厚さでインジウムチンオキシド(ITO)で薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水超音波で洗浄した。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行い、乾燥させた後、UV洗浄機でUVを用いて5分間UVO処理した。その後、基板をプラズマ洗浄機(PT)に移送した後、真空状態でITO仕事関数および残膜除去のためにプラズマ処理を行い、有機蒸着用熱蒸着装備に移送した。
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)を形成した。
その上に発光層を次のように熱真空蒸着した。発光層は、ホストとして下記表7に記載の化合物を単一ホストで使用するか、または第1のホストとして電子輸送能力の良いn-Host(nタイプホスト)を使用し、第2のホストとして正孔輸送能力の良いp-Host(pタイプホスト)を使用して2つのホスト化合物を1つの供給源にて蒸着させる方式で使用し、ホストに赤色燐光ドーパントとして(piq)2(Ir)(acac)を使用して(piq)2(Ir)(acac)をホスト材料の重量に対して3%にドーピング、またはホストに緑色燐光ドーパントとしてIr(ppy)3を使用して、Ir(ppy)3をホスト材料の重量に対して7%にドーピングし、500Åの厚さに蒸着した。
その後、正孔阻止層としてBCPを60Åの厚さに蒸着し、その上に電子輸送層としてAlq3を200Åの厚さに蒸着した。
最後に、電子輸送層上にリチウムフッ化物(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、有機発光素子を製造した。
具体的に、実施例64~88および比較例9~14でホストとして用いた化合物は下記表7のとおりである。
一方、有機発光素子の製造に必要な全ての有機化合物は、材料別にそれぞれ10-6~10-8torr下で真空昇華精製して有機発光素子の製造に使用した。
2)有機発光素子の駆動電圧および発光効率
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で製造された寿命測定装備(M6000)を通じて基準輝度が6,000cd/m2のとき、T95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、発光色、寿命を測定した結果は、下記表7のとおりであった。
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で製造された寿命測定装備(M6000)を通じて基準輝度が6,000cd/m2のとき、T95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、発光色、寿命を測定した結果は、下記表7のとおりであった。
前記表7から本出願による化合物を単一ホスト物質として使用して発光層を形成した実施例64~73の有機発光素子の場合、単一ホスト物質で使用して発光層を形成する際に、単一ホスト物質として本出願による化合物を用いていない比較例9、11および13の有機発光素子よりも発光効率および寿命に優れていることが確認できた。また、前記表7からn-Hostに該当する第1のホスト物質と本出願による化合物をp-Hostに該当する第2のホスト物質と同時に用いて発光層を形成した実施例74~88の有機発光素子の場合、n-Hostに該当する第1のホスト物質と本出願による化合物ではない化合物をp-Hostに該当する第2のホスト物質として同時に用いて発光層を形成した比較例10、12および14の有機発光素子よりも発光効率および寿命に優れることが確認できた。
また、本出願に係る化合物を単一ホスト物質として用いて発光層を形成した実施例64~73の有機発光素子の発光効率および寿命は、n-Hostに該当する第1のホスト物質と本出願に係る化合物ではない化合物をp-Hostに該当する第2のホスト物質として同時に用いて発光層を形成した比較例10、12および14の有機発光素子と類似であるか、優れた場合も現れることが確認できた。
これは、一般に、単一ホスト物質よりも第1のホストとして電子輸送能力の良いn-Host(nタイプホスト)を使用し、第2のホストとして正孔輸送能力の良いp-Host(pタイプホスト)を使用した場合が有機発光素子よりも発光効率および寿命に優れていることを考慮すると、本出願による化合物をホスト物質として用いる場合、有機発光素子の発光効率および寿命を著しく改善できることを意味する。
これは、本出願による化合物をホスト物質として用いる場合、各電荷転送層から正孔と電子を効率よく発光層に注入することができるためであると判断される。このような点も、上述したように、蒸着時に物質の相互作用によって形成される配向および空間の大きさに影響を受けるためであると判断される。
これは、正孔と電子を効率よく発光層に注入することも、蒸着時に物質の相互作用によって形成される配向および空間の大きさに影響されるためであり、上述したように本出願の化合物および前記M1~M3の配向特性および空間の大きさの違いによって生じる効果であると判断される。
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、様々な形態で製造することができ、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や本質的な特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施できることが理解できる。したがって、前記の実施形態はすべての点で例示的なものであり、限定的なものではないと理解すべきである。
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
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 (11)
- 下記化学式1で表されるヘテロ環化合物:
前記化学式1において、
R1~R8は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
H1は、水素;または重水素であり、
Yは、下記化学式1-1~化学式1-4のいずれかで表され、
前記化学式1-1~1-4において、
X1は、OまたはSであり、
L1は、直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であり、
R11およびR12は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;ハロゲン;シアノ基;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC2~C60のアルケニル基;置換または非置換のC2~C60のアルキニル基;置換または非置換のC1~C60のアルコキシ基;置換または非置換のC3~C60のシクロアルキル基;置換または非置換のC2~C60のヘテロシクロアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基;置換または非置換のホスフィンオキシド基;および置換または非置換のアミン基からなる群から選択されるか、互いに隣接する2以上の基は互いに結合して置換または非置換のC6~C60の脂肪族または芳香族炭化水素環;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロ環を形成し、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であり、
Ar3は、置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
mは0~5の整数であり、
aは0~3の整数であり、bおよびcはそれぞれ0~4の整数である。 - 前記化学式1のヘテロ環化合物は、下記化学式2または化学式3で表されるものである、請求項1に記載のヘテロ環化合物:
前記化学式2および化学式3において、
YおよびH1の定義は、前記化学式1における定義と同一であり、
R21~R28は、互いに同一または異なっており、それぞれ独立して、水素;重水素;置換または非置換のC1~C60のアルキル基;あるいは置換または非置換のC6~C60のアリール基であり、
L2は、直接結合;置換または非置換のC6~C60のアリーレン基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリーレン基であり、
pは0~5の整数であり、2以上の場合、L2は同一または異なり、
Ar11およびAr12は、それぞれ独立して、置換または非置換のC1~C60のアルキル基;置換または非置換のC6~C60のアリール基;あるいは置換または非置換のC2~C60のヘテロアリール基であり、
H2は、水素;または重水素であり、
h2は0~3の整数であり、2以上の場合、H2は同一または異なる。 - 前記R1~R8は、それぞれ独立して、水素;または重水素である、請求項1に記載のヘテロ環化合物。
- 第1の電極;前記第1の電極と対向して設けられた第2の電極;および前記第1の電極と前記第2の電極との間に設けられた少なくとも1層の有機物層を含む有機発光素子であって、前記有機物層の少なくとも1層は請求項1~6のいずれか一項に記載のヘテロ環化合物を含むものである、有機発光素子。
- 前記有機物層は、正孔輸送層を含み、前記正孔輸送層は、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。
- 前記有機物層は、電子注入層または電子輸送層を含み、前記電子注入層または電子輸送層は、前記ヘテロ環化合物を含む、請求項7に記載の有機発光素子。
- 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、請求項7に記載の有機発光素子。
- 前記有機発光素子は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、電子阻止層および正孔阻止層からなる群から選択される1層または2層以上をさらに含むものである、請求項7に記載の有機発光素子。
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