JP6096942B2 - 新規なヘテロ環式化合物及びこれを含む有機発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、新規なヘテロ環式化合物及びこれを含む有機発光素子に関する。
一般に、有機発光現象とは、有機物質を利用して電気エネルギーを光エネルギーに転換させる現象をいう。有機発光現象を利用する有機発光素子は、通常、陽極、陰極及びこれらの間に配置される有機物層を含む構造を有する。
ここで、有機物層は、有機発光素子の効率及び安定性を高めるために、それぞれ異なる物質で構成された多層の構造を有する場合が多く、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などから構成される。このような有機発光素子の構造において両電極の間に電圧をかけると、陽極からは正孔が、陰極からは電子が有機物層にそれぞれ注入され、注入された正孔と電子とが出会ったときにエキシトン(exciton)が形成され、このエキシトンが再び基底状態に落ちるときに光が出る。
有機発光素子において、発光材料は、発光メカニズムによって、電子の一重項励起状態に由来する蛍光材料と、電子の三重項励起状態に由来するリン光材料に分類される。
一方、発光材料として一つの物質のみを使用する場合、分子間相互作用によって最大発光波長が長波長に移動し、色純度が低下したり発光減衰効果により素子の効率が減少したりする問題が発生するので、色純度を増加させ且つエネルギー転移による発光効率を増加させるために、発光材料としてホスト−ドーパントシステムを使用することができる。
有機発光素子に電流を加えると、陽極と陰極からそれぞれ正孔と電子が注入され、注入された正孔と電子はそれぞれの正孔輸送層と電子輸送層を経て発光層で再結合して発光励起子を形成する。こうして形成された発光励起子は基底状態に転移しながら光を放出する。前記光は発光メカニズムによって一重項励起子を利用する蛍光と三重項励起子を利用するリン光に分けられ、前記蛍光及びリン光は有機発光素子の発光源として使用できる。
一重項励起子のみを使用する蛍光は、一重項励起子の発生確率が25%であって発光効率に限界が存在するが、三重項励起子を利用することが可能なリン光は、発光効率が蛍光に比べて著しいため、多くの研究が続けられている。
前記リン光発光体のホスト材料としては、現在までにCBPが最も広く知られており、BCP、BAlqなどの正孔遮断層を適用した有機発光素子が公知になっている。
しかし、既存のリン光発光材料を用いた素子は、蛍光発光材料を用いた素子に比べて効率は高いが、リン光発光材料のホストとして使用されていたBAlq又はCBPなどの従来の材料の場合、蛍光材料を用いた素子に比べて駆動電圧が高いため、電力効率(lm/w)の面で大きな利点がなく、寿命の面でも満足すべきではないという欠点がある。また、このようなリン光材料を用いて発光素子として使用するために、韓国公開特許第10−2011−0013220号公報(2011.02.09)では、6員の芳香族環又は6員のヘテロ芳香族環の骨格に芳香族へテロ環が導入された有機化合物について開示されており、日本特開2010−166070号公報(2010.7.29)では、置換もしくは無置換のピリミジン又はキナゾリン骨格にアリール又はヘテロアリール環が結合された有機化合物について開示されている。
前記有機発光素子は、両電極から注入された電荷が発光層で再結合して発光が得られるが、電子の移動速度よりも正孔の移動速度が速いので、正孔の一部が発光層を抜け出すことによる効率の低下が問題となる。そのため、電子の移動速度の速い電子輸送材料が求められている。
前記電子輸送能力及び正孔阻止能力に優れるとともに発光効率に優れ、薄膜状態での安定性が高い有機化合物を製造するために、韓国公開特許第10−2012−0104204号公報(2012.09.20)では、置換されたアントラセン環構造にピリドインドール誘導体が結合された有機化合物について開示されており、日本特開2010−168363号公報(2010.08.05)では、外部量子効率及び駆動電圧の特性において優れた、ピリジンナフチル基を有するアントラセン誘導体について開示されている。
しかし、前述したような有機発光素子用発光材料又は電子輸送材料を製造するための努力にも拘らず、未だに低駆動電圧化又は高発光効率化のための材料の開発が十分であるとは言えないため、低電圧で駆動が可能でありながらも発光効率に優れた発光材料又は電子輸送層用材料の開発の必要性は持続的に求められている実情である。
韓国公開特許第10−2011−0013220号公報(2011.02.09) 日本特開2010−166070号公報(2010.7.29) 韓国公開特許第10−2012−0104204号公報(2012.09.20) 日本特開2010−168363号公報(2010.08.05)
本発明が解決しようとする第一の技術的課題は、有機発光素子の発光層又は電子輸送層で使用でき、長寿命及び低電圧駆動特性を有し、発光効率に優れる新規なヘテロ環式化合物を提供することである。
本発明が解決しようする第二の技術的課題は、前記有機化合物を含む有機発光素子を提供することである。
本発明は、前記第一の技術的課題を達成するために、下記[化学式A]で表されるヘテロ環式化合物を提供する。
[化学式A]
Figure 0006096942
前記化学式Aにおいて、
Xは、S、O、NR、CR、SiR、GeR、Se、Te、及びBRよりなる群から選択され、前記RとR、RとR、RとRは、それぞれ互いに連結されて環を形成することができ、
はN又はCR’であり、TはN又はCR’’であり、TはN又はCR’’’であるが、TからTの少なくとも一つはNであり、
はN又はCR15であり、BはN又はCR16であり、BはN又はCR17であり、BはN又はCR18であり、
前記R、R’からR’’’、RからR、R11からR18は、それぞれ同一又は異なり、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数3〜30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数5〜30のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数5〜30のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数5〜30のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数5〜50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のシリル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のカルボキシル基、チオール基、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン基、セレン基、テルル基、アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のエーテル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のエステル基の中から選択され、
前記R11からR18のうちのそれぞれが互いに隣接している場合、隣接する官能基は互いに連結されて脂環族又は芳香族の単環又は多環を形成することができ、
前記R11からR14のうちの互いに隣接している二つは、前記構造式Qの*に連結されて縮合環を形成する単結合であり、
連結基Yは、単結合、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数3〜20のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のヘテロシクロアルキレン基、置換又は無置換の炭素数3〜20のシクロアルケニレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のヘテロシクロアルケニレン基、置換もしくは無置換の炭素数6〜60のアリーレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜60のヘテロアリーレン基の中から選択され、
前記R、R’からR’’’のうちのいずれか一つは、連結基Yに結合する単結合であり、
nは0〜2の整数であり、
Zは置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアリール基又は置換もしくは無置換の炭素数2〜50のヘテロアリール基であるが、前記アリール基又はヘテロアリール基内の芳香族環のそれぞれの炭素は追加の縮合環を形成してさらに脂環族単環又は多環を形成することができ、前記さらに形成された脂環族の単環又は多環の炭素原子は、N、S、O、Se、Te、Si及びGeの中から選択される少なくとも一つのヘテロ原子で置換でき、
前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、重水素、シアノ基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、ニトロ基、炭素数1〜24のアルキル基、炭素数1〜24のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜24のアルケニル基、炭素数1〜24のアルキニル基、炭素数1〜24のヘテロアルキル基、炭素数6〜24のアリール基、炭素数6〜24のアリールアルキル基、炭素数2〜24のヘテロアリール基、又は炭素数2〜24のヘテロアリールアルキル基、炭素数1〜24のアルコキシ基、炭素数1〜24のアルキルアミノ基、炭素数1〜24のアリールアミノ基、炭素数1〜24のヘテロアリールアミノ基、炭素数1〜24のアルキルシリル基、炭素数1〜24のアリールシリル基、及び炭素数1〜24のアリールオキシ基よりなる群から選ばれた1つ以上の置換基で置換されることを意味する。
また、本発明は、前記第二の課題を達成するために、第1電極、前記第1電極に対向する第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極との間に介在された有機層を含み、前記有機層が本発明のヘテロ環式化合物を1種以上含む有機発光素子を提供する。
本発明に係るヘテロ環式化合物は、リン光ホスト又は電子輸送層用材料として使用される場合に長寿命及び低電圧駆動の特性を有し、発光効率に優れる特性を有しているため、安定的で優れた素子の製造に利用できる。
本発明の一具体例に係る有機発光素子の概略図である。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明における化合物内の置換基の説明において、前記「置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基」、「置換もしくは無置換の炭素数5〜50のアリール基」などにおける前記アルキル基又はアリール基の範囲を考慮するとき、前記炭素数1〜30のアルキル基及び炭素数5〜50のアリール基の炭素数の範囲は、それぞれ、前記置換基が置換された部分を考慮せずに無置換のものと見たときのアルキル部分又はアリール部分を構成する全体炭素数を意味する。例えば、パラ位にブチル基が置換されたフェニル基は、炭素数4のブチル基で置換された炭素数6のアリール基に該当するものと見るべきである。
また、本発明の化合物で使用されるアリール基は、一つの水素除去によって芳香族炭化水素から誘導された有機ラジカルであって、5〜7員、好ましくは5又は6員を含む単環又は融合環系を含む。前記アリール基に置換基がある場合、隣接する置換基と互いに融合(fused)して環をさらに形成することができる。
前記アリールの具体的な例として、フェニル、ナフチル、ビフェニル、テルフェニル、アントリル、インデニル、フルオレニル、フェナントリル、トリフェニレニル、ピレニル、ペリレニル、クリセニル、ナフタセニル、フルオランテニルなどを含むが、これに限定されない。
前記アリール基のうちの一つ以上の水素原子は、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、シリル基、アミノ基(−NH、−NH(R)、−N(R’)(R”)、R’及びR”は互いに独立して炭素数1〜10のアルキル基であり、この場合、「アルキルアミノ基」という)、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、炭素数1〜24のアルキル基、炭素数1〜24のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜24のアルケニル基、炭素数1〜24のアルキニル基、炭素数1〜24のヘテロアルキル基、炭素数6〜24のアリール基、炭素数6〜24のアリールアルキル基、炭素数2〜24のヘテロアリール基又は炭素数2〜24のヘテロアリールアルキル基で置換できる。
本発明の化合物で使用される置換基たるヘテロアリール基は、前記アリール基でそれぞれの環内にN、O、P、Se、Te、Si、Ge又はSの中から選ばれた1〜4個のヘテロ原子を含むことが可能な炭素数2〜24のヘテロ芳香族有機ラジカルを意味し、前記環は、融合して環を形成することができる。そして、前記ヘテロアリール基の一つ以上の水素原子は、前記アリール基の場合と同様の置換基で置換可能である。
本発明で使用される置換基であるアルキル基の具体的な例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、iso−アミル、ヘキシルなどを挙げることができ、前記アルキル基のうち一つ以上の水素原子は、前記アリール基の場合と同様の置換基で置換可能である。
本発明の化合物で使用される置換基であるアルコキシ基の具体的な例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソブチルオキシ、sec−ブチルオキシ、ペンチルオキシ、iso−アミルオキシ、ヘキシルオキシなどを挙げることができ、前記アルコキシ基のうち1つ以上の水素原子は、前記アリール基の場合と同様の置換基で置換可能である。
本発明の化合物で使用される置換基であるシリル基の具体的な例としては、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリフェニルシリル、トリメトキシシリル、ジメトキシフェニルシリル、ジフェニルメチルシリル、シリル、ジフェニルビニルシリル、メチルシクロブチルシリル、ジメチルフリルシリルなどを挙げることができ、前記シリル基のうち1つ以上の水素原子は、前記アリール基の場合と同様の置換基で置換可能である。
本発明は、前記化学式Aで表される化合物であって、前記TからTを含む2つの縮合環構造と、構造式Qを含む2つの縮合環構造とが互いに縮合した構造を有し、前記TからTを含む芳香族環炭素に連結基Yが結合された形態を有することを技術的特徴とする。
本発明において、このような構造を有するヘテロ環式化合物の場合、これはリン光ホストであって、発光層用途だけでなく、電子輸送層又は電子注入層用材料として使用することができる。一実施例として、前記化学式Aにおいて、T及びTがそれぞれ窒素原子であり、TがCR”であって、置換基R”が連結基Yに連結される単結合とすることができる。すなわち、キナゾリン環を有する構造における二つの窒素原子の間に位置した芳香族環の炭素が前記連結基Yに連結できる。
本発明の前記化学式A内の前記連結基Yは、それぞれ同一又は異なり、互いに独立して単結合であるか、あるあるいは下記構造式1から構造式9の中から選ばれるいずれか一つとすることができる。
Figure 0006096942
ここで、前記構造式1から構造式9における芳香族環の炭素位は水素又は重水素が結合できる。
より好ましくは、本発明において、前記化学式Aの置換基R、R’からR’’’、R11からR18は、それぞれ同一又は異なり、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基;置換もしくは無置換の炭素数3〜20のシクロアルキル基;置換もしくは無置換の炭素数5〜20のアリール基;置換もしくは無置換の炭素数2〜20のヘテロアリール基;の中から選ばれる一つであり、
前記nはそれぞれ0又は1である。
また、本発明において、前記[化学式A]におけるB1からB4がいずれも窒素原子でなくてもよい。すなわち、前記構造式Qにおける6角環をなす芳香族環は炭化水素のみからなってもよい。
また、本発明において、前記[化学式A]におけるZは置換もしくは無置換の炭素数2〜50のヘテロアリール基であってもよい。
すなわち、前記[化学式A]で表される化合物は、連結基Yを挟んでいる2つのヘテロアリール基からなってもよい。この場合、連結基Yの上部側のヘテロアリール基は、T1からT3を含まない6角環が、Xを含む5員環及びB1からB4を含む6員環の炭化水素環と縮合されているか、あるいはXを含む5員環及びB1からB4を含む6員環のヘテロ環と縮合されていることを特徴とする。
より具体的に、前記[化学式A]のZは、下記構造式Aから構造式Eの中から選ばれるいずれか一つで表示されるヘテロアリール基とすることができる。
Figure 0006096942
前記構造式AからEにおいて
WはNR24であるが、R24は、単結合;又は置換もしくは無置換の炭素数5〜20のアリーレン基;置換もしくは無置換の炭素数2〜20のヘテロアリーレン基;の中から選ばれる1つであり、
21からR23は、それぞれ同一又は異なり、互いに独立して、水素、重水素;置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基;置換もしくは無置換の炭素数3〜20のシクロアルキル基;置換もしくは無置換の炭素数5〜20のアリール基;置換もしくは無置換の炭素数2〜20のヘテロアリール基;の中から選ばれる1つであり、
前記構造式Aから構造式Eにおいて、
前記*は、連結基Yに結合される結合サイトを意味し、
前記環状基AからDは、それぞれ互いに同一又は異なり、5員環又は6員環の脂環族又は芳香族単環、又は多環を形成することが可能な炭素数4〜20の炭化水素環基とすることができる。
本発明において、前記[化学式A]におけるZは置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアリール基とすることができる。
一実施例として、本発明の前記ヘテロ環式化合物は、下記[化学式1]から[化学式249]で表される群から選ぶことができる。
Figure 0006096942

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本発明は、第1電極;前記第1電極に対向する第2電極;前記第1電極と前記第2電極との間に介在される有機層;を含み、前記有機層が本発明における前記ヘテロ環式化合物を1種以上含む有機発光素子を提供する。
本発明において、「(有機層が)有機化合物を1種以上含む」とは、「(有機層が)本発明の範疇に属する1種の有機化合物又は該有機化合物の範疇に属する互いに異なる2種以上の化合物を含むことができる」と解釈できる。
前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層の少なくとも一つを含むことができる。このとき、前記第1電極と前記第2電極との間に介在された有機層が発光層を含み、前記発光層は、ホストとドーパントからなり、本発明における前記ヘテロ環式化合物がホストとして使用できる。
本発明において、前記発光層には、ホストと共に、ドーパント材料が使用できる。前記発光層がホスト及びドーパントを含む場合、ドーパントの含量は、通常、ホスト約100質量部を基準として約0.01〜約20重量部の範囲から選択でき、これに限定されない。
本発明における前記ヘテロ環式化合物がホストとして使用される場合、前記有機層は正孔阻止層又は電子阻止層をさらに含むことができる。
本発明において、前記第1電極と前記第2電極との間に介在された有機層が電子輸送層を含み、本発明における前記ヘテロ環式化合物は電子輸送層用に使用できる。
本発明において、有機発光素子の電子輸送層材料としては、電子注入電極(Cathode)から注入された電子を安定的に輸送する機能を果たすものであって、公知の電子輸送物質を利用することができる。公知の電子輸送物質の例としては、キノリン誘導体、特にトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)、TAZ、Balq、ベリリウムビス(ベンゾキノリ−10−ノエート)(beryllium bis(benzoquinolin−10−olate:Bebq2)、ADN、化合物201、化合物202、オキサジアゾール誘導体であるPBD、BMD、BNDなどの材料を使用することもできるが、これに限定されるものではない。
Figure 0006096942
以下、本発明の有機発光素子を図1に基づいて説明する。
図1は本発明の有機発光素子の構造を示す断面図である。本発明に係る有機発光素子は、アノード20、正孔輸送層40、有機発光層50、電子輸送層60及びカソード80を含み、必要に応じて正孔注入層30と電子注入層70をさらに含むことができ、それ以外にも1層又は2層の中間層をさらに形成することも可能であり、正孔阻止層又は電子阻止層をさらに形成することもできる。
図1を参照して本発明の有機発光素子及びその製造方法について説明する。
まず、基板10の上部にアノード電極用物質をコートしてアノード20を形成する。ここで、基板10としては、通常の有機EL素子で使われる基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取り扱い容易性及び防水性に優れる有機基板又は透明プラスチック基板が好ましい。アノード電極用物質としては、透明で伝導性に優れる酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)などを使用する。
前記アノード20電極の上部に正孔注入層物質を真空熱蒸着又はスピンコートして正孔注入層30を形成する。その次に、前記正孔注入層30の上部に正孔輸送層物質を真空熱蒸着又はスピンコートして正孔輸送層40を形成する。
前記正孔注入層の材料は、当業界で通常使用されるものである限り、特に制限されずに使用することができ、例えば、2−TNATA[4,4’,4”−tris(2−naphthylphenyl−phenylamino)−triphenylamine]、NPD[N,N’−di(1−naphthyl)−N,N’−diphenylbenzidine)]、TPD[N,N’−diphenyl−N,N’−bis(3−methylphenyl)−1,1’−biphenyl−4,4’−diamine]、DNTPD[N,N’−diphenyl−N,N’−bis−[4−(phenyl−m−tolyl−amino)−phenyl]−biphenyl−4,4’−diamine]などを使用することができる。しかし、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
前記正孔輸送層の材料としては、当業界で通常使用されるものである限り、特に制限されず、例えば、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(TPD)又はN,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(a−NPD)などを使用することができる。しかし、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
次いで、前記正孔輸送層40の上部に有機発光層50を積層し、前記有機発光層50の上部に選択的に、正孔阻止層(図示せず)を真空蒸着方法又はスピンコート方法で薄膜として形成することができる。前記正孔阻止層は、正孔が有機発光層を通過してカソードに流入する場合には、素子の寿命及び効率が減少するため、HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)レベルが非常に低い物質を使用することにより、このような問題を防止する役割を果たす。このとき、使用される正孔阻止物質は、特に制限されないが、電子輸送能力を有しながら発光化合物よりも高いイオン化ポテンシャルを有しなければならず、代表的にBAlq、BCP、TPBIなどが使用できる。
前記正孔阻止層に使用される物質として、BAlq、BCP、Bphen、TPBI、NTAZ、BeBq、OXD−7、Liq、及び化学式1001から化学式1007の中から選ばれるいずれか一つが使用できるが、これに限定されるものではない。
Figure 0006096942
Figure 0006096942
このような正孔阻止層上に電子輸送層60を真空蒸着方法又はスピンコート法によって蒸着した後、電子注入層70を形成し、前記電子注入層70の上部にカソード形成用金属を真空熱蒸着してカソード80電極を形成することにより、有機EL素子が完成される。ここで、カソード形成用金属としては、リチウム(Li)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、アルミニウム−リチウム(Al−Li)、カルシウム(Ca)、マグネシウム−インジウム(Mg−In)、マグネシウム−銀(Mg−Ag)などを使用することができ、前面発光素子を得るためには、ITO、IZOを用いた透過型カソードを使用することができる。
前記発光層は、ホストとドーパントからなってもよい。
本発明の具体的な例によれば、前記発光層の厚さは50〜2,000オングストロームであることが好ましい。
このとき、発光層がリン光を活用する場合に使用されるリン光ドーパントとしては、下記一般式(A−1)で表される化合物の中から選ばれる1種以上の化合物とすることができる。
[一般式A−1]
ML
ここで、Mは第7族、第8族、第9族、第10族、第11族、第13族、第14族、第15族及び第16族の金属よりなる群から選択され、好ましくは、Ir、Pt、Pd、Rh、Re、Os、Tl、Pb、Bi、In、Sn、Sb、Te、Au及びAgから選択される。L、L及びLは、リガンドであって、互いに同一又は異なり、それぞれ独立して下記構造式Dから選ばれるいずれか一つが挙げられるが、これに限定されるものではない。下記構造式D内の「*」は、金属イオンMに配位するサイトを表現する。
[構造式D]
Figure 0006096942

Figure 0006096942

Figure 0006096942

Figure 0006096942

Figure 0006096942

Figure 0006096942
Figure 0006096942
前記構造式Dにおいて、前記Rは、互いに同一又は異なり、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数5〜50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数3〜30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアリールアミノ基、及び置換もしくは無置換の炭素数6から30のアリールシリル基の中から選ばれるいずれか一つであることができ;
前記Rは、それぞれ独立して、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、炭素数6〜40のアリール基、炭素数3〜20のヘテロアリール基、シアノ基、ハロゲン基、重水素及び水素の中から選ばれる1種以上の置換基でさらに置換でき;
また、前記Rは、それぞれの隣接している置換基とアルキレン又はアルケニレンで連結されて脂環族環及び単環又は多環の芳香族環を形成することができ;
前記Lは、隣接している置換体とアルキレン又はアルケニレンで連結されてスピロ環又は融合環を形成することができる。
一例として、前記[一般式A−1]で表示されるドーパントは、下記化合物の中から選択されたいずれか一つとすることができる。
Figure 0006096942

Figure 0006096942

Figure 0006096942

Figure 0006096942

Figure 0006096942

Figure 0006096942

Figure 0006096942

Figure 0006096942
前記発光層は、前記ドーパントとホスト以外にも、様々なホストと様々なドーパント物質をさらに含むことができる。
本発明において、前記正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層から選ばれた一つ以上の層は、単分子蒸着方式又は溶液工程によって形成できる。ここで、前記蒸着方式は、前記それぞれの層を形成するための材料として使用される物質を真空又は低圧状態で加熱などによって蒸発させて薄膜を形成する方法を意味し、前記溶液工程は、前記それぞれの層を形成するための材料として使用される物質を溶媒と混合し、これをインクジェット印刷、ロールツーロールコート、スクリーン印刷、スプレーコート、ディップコート、スピンコートなどの方法によって薄膜を形成する方法を意味する。
本発明における前記有機発光素子は、平板ディスプレイ装置;フレキシブルディスプレイ装置;単色又は白色の平板照明用装置;及び単色又は白色のフレキシブル照明用装置;から選ばれるいずれか一つの装置に使用できる。
以下、好適な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。これらの実施例は本発明をより具体的に説明するためのもので、本発明の範囲を限定するものではないことは、当業界における通常の知識を有する者には自明であろう。
(実施例)
合成例1.[化学式1]の合成
合成例1−1.<1−a>の合成
下記反応式1によって<1−a>を合成した。
[反応式1]
Figure 0006096942
<1−a>
乾燥した2Lの反応器にジベンゾフラン60g(357mmol)を窒素気流下でテトラヒドロフラン480mLに溶かした後、−78℃で攪拌しながら1.6Mn−ブチルリチウム289mL(464mmol)をゆっくり滴加する。滴加が完了したら、常温で12時間撹拌する。その後、再び−78℃でホウ酸トリメチル48.2g(464mmol)をゆっくり滴加した後、常温に昇温して1時間撹拌する。反応終了の後、2N塩酸水溶液250mLを常温で滴加した後、pH2に作り、30分間撹拌する。その後、酢酸エチルと水で抽出し、有機層を減圧濃縮し、ジクロロメタンとヘプタンで再結晶して<1−a>65gを得た。(収率85%)
合成例1−2.<1−b>の合成
下記反応式2によって<1−b>を合成した。
[反応式2]
Figure 0006096942
<1−b>
乾燥した2Lの反応器に<1−a>64g(302mmol)、硝酸ビスマス(III)五水和物102.5g(211mmol)及びトルエン640mlを入れ、6時間還流撹拌する。温度を降温した後、固体が生成されると、ジクロロメタンで濾過して除去する。濾液を濃縮してカラムクロマトグラフィーで分離することにより、<1−b>48gを得た。(収率74%)
合成例1−3.<1−c>の合成
下記反応式3によって<1−c>を合成した。
[反応式3]
Figure 0006096942
<1−c>
乾燥した2Lの反応器にシアン化カリウム15.8g(243mmol)、水酸化カリウム24.7g(441mmol)、シアノ酢酸エチル74.8g(661mmol)及びジメチルホルムアミド380mlを入れて攪拌する。20℃で<1−b>47g(220mmol)をジメチルホルムアミド90mlに溶かして滴加する。60℃で12時間還流撹拌する。5%水酸化ナトリウム250mlを入れ、2時間還流撹拌する。反応終了の後、水1500mLに反応液をゆっくり入れて結晶化し、濾過する。濾過された固体をテトラヒドロフランに溶かしてカラムクロマトグラフィーで分離することにより、<1−c>11gを得た。(収率24%)
合成例1−4.<1−d>の合成
下記反応式4によって<1−d>を合成した。
[反応式4]
Figure 0006096942
<1−d>
乾燥した500mlの反応器に<1−c>11g(48mmol)とテトラヒドロフラン55mlを入れて攪拌する。0℃で3Mフェニルマグネシウムブロミド37ml(101mmol)及びテトラヒドロフラン33mlをゆっくり滴加した後、2時間還流撹拌する。0℃で6N塩酸を滴加した後、1時間還流撹拌する。常温で6N水酸化ナトリウムを入れてpH8に合わせ、水と酢酸エチルで抽出する。有機層を濃縮した後、ジクロロメタンとヘプタンで再結晶して<1−d>14.5gを得た。(収率96%)
合成例1−5.<1−e>の合成
下記反応式5によって<1−e>を合成した。
[反応式5]
Figure 0006096942
<1−e>
300mLの反応器に<1−d>14g(49mmol)、尿素11.7g(195mmol)及び酢酸70mLを入れて12時間還流撹拌する。反応終了の後、過量の水を反応物に入れて析出させた後、濾過する。メタノールで熱くスラリー化した後、濾過・乾燥して<1−e>9.3gを得た。(収率61%)
合成例1−6.<1−f>の合成
下記反応式6によって<1−f>を合成した。
[反応式6]
Figure 0006096942
<1−f>
300mLの反応器に<1−e>9.0g(29mmol)及びオキシ塩化リン45mLを入れて12時間還流撹拌する。反応終了の後、0℃の過量の水に反応物をゆっくり入れて固体を析出させた後、濾過する。固体をジクロロベンゼンに溶かして熱い状態で減圧濾過した後、再結晶して<1−f>7.0gを得た。(収率73%)
合成例1−7.<化学式1>の合成
下記反応式7によって<化学式1>を合成した。
[反応式7]
Figure 0006096942
<化学式1>
乾燥した500mLの反応器にカルバゾール5g(30mmol)とジメチルホルムアミド50mLを入れて攪拌した後、60%水素化ナトリウム3.9g(100mmol)を入れ、1時間撹拌する。<1−f>12.9g(39mmol)をジメチルホルムアミド40mLに溶かして反応物に1時間滴加した後、3時間撹拌する。反応終了の後、水300mLに反応液を注いで結晶化し、濾過する。ジクロロメタンと酢酸エチルで再結晶して<化学式1>8.0gを得た。(収率58%)
MS[M] 461.15
合成例2.化学式28の合成
合成例2−1.<2−a>の合成
下記反応式8によって<2−a>を合成した。
[反応式8]
Figure 0006096942
<2−a>
合成例1−3で<1−b>の代わりに2−ニトロジベンゾチオフェンを使用した以外は同様の方法で合成して<2−a>14gを得た。(収率15%)
合成例2−2.<2−b>の合成
下記反応式9によって<2−b>を合成した。
[反応式9]
Figure 0006096942
<2−b>
合成例1−4で<1−c>の代わりに<2−a>を使用した以外は同様の方法で合成して<2−b>18gを得た。(収率95%)
合成例2−3.<2−c>の合成
下記反応式10によって<2−c>を合成した。
[反応式10]
Figure 0006096942
<2−c>
合成例1−5で<1−d>の代わりに<2−b>を使用した以外は同様の方法で合成して<2−c>11.7gを得た。(収率60%)
合成例2−4.<2−d>の合成
下記反応式11によって<2−d>を合成した。
[反応式11]
Figure 0006096942
<2−d>
合成例1−6で<1−e>の代わりに<2−c>を使用した以外は同様の方法で合成して<2−d>8.8gを得た。(収率72%)
合成例2−5.<化学式28>の合成
下記反応式12によって<化学式28>を合成した。
[反応式12]
Figure 0006096942
<化学式28>
合成例1−7でカルバゾールと<1−f>の代わりに3−フェニルカルバゾールと<2−d>を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式28>5.4gを得た。(収率48%)
MS[M] 553.16
合成例3.化学式64の合成
合成例3−1.<3−a>の合成
下記反応式13によって<3−a>を合成した。
[反応式13]
Figure 0006096942
<3−a>
乾燥した1Lの反応器に4−ブロモジベンゾチオフェン50g(190mmol)とトルエン500mlを入れて溶かした後、アセトアミド22.1g(380mmol)、炭酸カリウム52.5g(380mmol)、銅ヨウ化物54.3g(285mmol)、シス −トランス−1,2−ジアミンシクロヘキサン65.1g(570mmol)をゆっくり入れる。12時間還流撹拌する。反応終結の後、カラムクロマトグラフィーで分離して<3−a>7.2gを得た。(収率16%)
合成例3−2.<3−b>の合成
下記反応式14によって<3−b>を合成した。
[反応式14]
Figure 0006096942
<3−b>
300mLの反応器に<3−a>7.2g(3mmol)と酢酸100mlを入れて溶した後、臭素4.8g(3mmol)をゆっくり滴加する。12時間撹拌する。反応終結の後、反応物を水に注いで固体を析出させた後、濾過する。水で固体を十分に洗浄し、乾燥して<3−b>9.0gを得た。(収率94%)
合成例3−3.<3−c>の合成
下記反応式15によって<3−c>を合成した。
[反応式15]
Figure 0006096942
<3−c>
500mLの反応器に<3−b>9.0g(28mmol)、水酸化カリウム12.6g(225mmol)、エタノール70ml、テトラヒドロフラン30ml及び水30mlを入れ、12時間還流撹拌する。反応終結の後、減圧濃縮し、反応物を水に注いで固体を析出させた後、濾過する。再結晶した後、<3−c>7.2gを得た。(収率92%)
合成例3−4.<3−d>の合成
下記反応式16によって<3−d>を合成した。
[反応式16]
Figure 0006096942
<3−d>
300mLの反応器に<3−c>13g(49mmol)とハイポリン酸200mlを入れて攪拌する。100℃で加熱して30分撹拌する。常温から0℃に降温した後、亜硝酸ナトリウムをゆっくり入れる。0℃で4時間攪拌した後、水を注いで固体を析出し、濾過する。カラムクロマトグラフィーで分離して<3−d>11.6gを得た。(収率94%)
合成例3−5.<3−e>の合成
下記反応式17によって<3−e>を合成した。
[反応式17]
Figure 0006096942
<3−e>
合成例1−1でジベンゾフランの代わりに<3−d>を使用した以外は同様の方法で合成して<3−e>32gを得た。(収率82%)
合成例3−6.<3−f>の合成
下記反応式18によって<3−f>を合成した。
[反応式18]
Figure 0006096942
<3−f>
合成例1−2で<1−a>の代わりに<3−e>を使用した以外は同様の方法で合成して<3−f>23.1gを得た。(収率71%)
合成例3−7.<3−g>の合成
下記反応式19によって<3−g>を合成した。
[反応式19]
Figure 0006096942
<3−g>
合成例1−3で<1−b>の代わりに<3−f>を使用した以外は同様の方法で合成して<3−g>6.4gを得た。(収率28%)
合成例3−8.<3−h>の合成
下記反応式20によって<3−h>を合成した。
[反応式20]
Figure 0006096942
<3−h>
合成例1−4で<1−c>の代わりに<3−g>を使用した以外は同様の方法で合成して<3−h>6.9gを得た。(収率80%)
合成例3−9.<3−i>の合成
下記反応式21によって<3−i>を合成した。
[反応式21]
Figure 0006096942
<3−i>
合成例1−5で<1−d>の代わりに<3−h>を使用した以外は同様の方法で合成して<3−i>6.6gを得た。(収率88%)
合成例3−10.<3−j>の合成
下記反応式22によって<3−j>を合成した。
[反応式22]
Figure 0006096942
<3−j>
合成例1−6で<1−e>の代わりに<3−i>を使用した以外は同様の方法で合成して<3−j>6.2gを得た。(収率89%)
合成例3−11.<化学式64>の合成
下記反応式23によって<化学式64>を合成した。
[反応式23]
Figure 0006096942
<3−j> <化学式64>
乾燥した250mLの反応器に3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニルボロン酸5g(17mmol)、<3−j>6g(17mmol)、炭酸カリウム4.8g(35mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.4g(0.3mmol)、水10mL、トルエン25mL及び1,4−ジオキサン25mLを入れ、12時間還流撹拌する。反応終結の後、反応物を層分離して有機層を減圧濃縮する。カラムクロマトグラフィーで分離して<化学式64>5.7gを得た。(収率59%)
MS[M] 553.16
合成例4.化学式96の合成
合成例4−1.<4−a>の合成
下記反応式24によって<4−a>を合成した。
[反応式24]
Figure 0006096942
<4−a>
合成例1−3で<1−b>の代わりに3−ニトロジベンゾフランを使用した以外は同様の方法で合成して<4−a>18.2gを得た。(収率27%)
合成例4−2.<4−b>の合成
下記反応式25によって<4−b>を合成した。
[反応式25]
Figure 0006096942
<4−b>
合成例1−4で<1−c>の代わりに<4−a>を使用した以外は同様の方法で合成して<4−b>22gを得た。(収率88%)
合成例4−3.<4−c>の合成
下記反応式26によって<4−c>を合成した。
[反応式26]
Figure 0006096942
<4−c>
合成例1−5で<1−d>の代わりに<4−b>を使用した以外は同様の方法で合成して<4−c>17.1gを得た。(収率72%)
合成例4−4.<4−d>の合成
下記反応式27によって<4−d>を合成した。
[反応式27]
Figure 0006096942
<4−d>
合成例1−6で<1−e>の代わりに<4−c>を使用した以外は同様の方法で合成して<4−d>14.3gを得た。(収率79%)
合成例4−5.<4−e>の合成
下記反応式28によって<4−e>を合成した。
[反応式28]
Figure 0006096942
<4−e>
合成例1−1でジベンゾフランの代わりに2−ブロモジベンゾチオフェンを使用した以外は同様の方法で合成して<4−e>50gを得た。(収率82%)
合成例4−6.<4−f>の合成
下記反応式29によって<4−f>を合成した。
[反応式29]
Figure 0006096942
<4−f>
合成例3−11で<3−j>、3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニルボロン酸の代わりに<4−e>、3−ブロモカルバゾールを使用した以外は同様の方法で合成して<4−f>32gを得た。(収率84%)
合成例4−7.<化学式96>の合成
下記反応式30によって<化学式96>を合成した。
[反応式30]
Figure 0006096942
<4−f> <化学式96>
合成例1−7でカルバゾールと<1−f>の代わりに<4−f>と<4−d>を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式96>4.3gを得た。(収率33%)
MS[M] 643.17
合成例5.化学式125の合成
合成例5−1.<5−a>の合成
下記反応式31によって<5−a>を合成した。
[反応式31]
Figure 0006096942
<5−a>
合成例1−2で<1−a>の代わりに<4−e>を使用した以外は同様の方法で合成して<5−a>31.2gを得た。(収率62%)
合成例5−2.<5−b>の合成
下記反応式32によって<5−b>を合成した。
[反応式32]
Figure 0006096942
<5−b>
合成例1−3で<1−b>の代わりに<5−a>を使用した以外は同様の方法で合成して<5−b>8.0gを得た。(収率26%)
合成例5−3.<5−c>の合成
下記反応式33によって<5−c>を合成した。
[反応式33]
Figure 0006096942
<5−c>
合成例1−4で<1−c>の代わりに<5−b>を使用した以外は同様の方法で合成して<5−c>8.2gを得た。(収率76%)
合成例5−4.<5−d>の合成
下記反応式34によって<5−d>を合成した。
[反応式34]
Figure 0006096942
<5−d>
合成例1−5で<1−d>の代わりに<5−c>を使用した以外は同様の方法で合成して<5−d>7.6gを得た。(収率86%)
合成例5−5.<5−e>の合成
下記反応式35によって<5−e>を合成した。
[反応式35]
Figure 0006096942
<5−e>
合成例1−6で<1−e>の代わりに<5−d>を使用した以外は同様の方法で合成して<5−e>6.7gを得た。(収率84%)
合成例5−6.<5−f>の合成
下記反応式36によって<5−f>を合成した。
[反応式36]
Figure 0006096942
<5−f>
2Lの反応器に3,3−ジメチル−2,3−ジヒドロ−1H−インデン−1−オン60 g(375mmol)、フェニルヒドラジン塩酸塩87.5g(450mmol)、酢酸600mL及び塩酸30mLを入れて12時間還流撹拌する。反応終了の後、ジクロロメタンと水で抽出した後、有機層を減圧濃縮し、カラムクロマトグラフィーで分離して<5−f>57gを得た。(収率52%)
合成例5−7.<化学式125>の合成
下記反応式37によって<化学式125>を合成した。
[反応式37]
Figure 0006096942
<化学式125>
乾燥した100mLの反応器に<5−f>3.5g(15mmol)、<5−e>6.2g(18mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム0.3g(0.3mmol)、トリ−t−ブチルホスホニウムテトラフルオロボレート0.4g(2.0mmol)、ナトリウムt−ブトキシド2.9g(30mmol)及びキシレン18mLを入れ、窒素下で12時間還流撹拌する。反応終結の後、熱い状態で減圧濾過する。溶液を減圧乾燥した後、カラムクロマトグラフィーで分離して<化学式125>3.3gを得た。(収率41%)
MS[M] 543.18
合成例6.化学式177の合成
合成例6−1.<6−a>の合成
下記反応式38によって<6−a>を合成した。
[反応式38]
Figure 0006096942
<6−a>
合成例5−6でフェニルヒドラジン塩酸塩の代わりに2−ナフチルヒドラジン塩酸塩を使用した以外は同様の方法で合成して<6−a>13gを得た。(収率49%)
合成例6−2.<化学式177>の合成
下記反応式39によって<化学式177>を合成した。
[反応式39]
Figure 0006096942
<化学式177>
合成例5−7で<5−e>、<5−f>の代わりに<6−a>、<1−f>を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式177>3.1gを得た。(収率30%)
MS[M] 577.22
合成例7.化学式181の合成
合成例7−1.<7−a>の合成
下記反応式40によって<7−a>を合成した。
[反応式40]
Figure 0006096942
<7−a>
合成例1−1でジベンゾフランの代わりに2−ブロモジベンゾフランを使用した以外は同様の方法で合成して<7−a>50gを得た。(収率83%)
合成例7−2.<7−b>の合成
下記反応式41によって<7−b>を合成した。
[反応式41]
Figure 0006096942
<7−b>
合成例1−2で<1−a>の代わりに<7−a>を使用した以外は同様の方法で合成して<7−b>32.2gを得た。(収率64%)
合成例7−3.<7−c>の合成
下記反応式42によって<7−c>を合成した。
[反応式42]
Figure 0006096942
<7−c>
合成例1−3で<1−b>の代わりに<7−b>を使用した以外は同様の方法で合成して<7−c>7.7gを得た。(収率25%)
合成例7−4.<7−d>の合成
下記反応式43によって<7−d>を合成した。
[反応式43]
Figure 0006096942
<7−d>
合成例1−4で<1−c>の代わりに<7−c>を使用した以外は同様の方法で合成して<7−d>8.0gを得た。(収率77%)
合成例7−5.<7−e>の合成
下記反応式44によって<7−e>を合成した。
[反応式44]
Figure 0006096942
<7−e>
合成例1−5で<1−d>の代わりに<7−d>を使用した以外は同様の方法で合成して<7−e>7.5gを得た。(収率86%)
合成例7−6.<7−f>の合成
下記反応式45によって<7−f>を合成した。
[反応式45]
Figure 0006096942
<7−f>
合成例1−6で<1−e>の代わりに<7−e>を使用した以外は同様の方法で合成して<7−f>6.9gを得た。(収率87%)
合成例7−7.<化学式181>の合成
下記反応式46によって<化学式181>を合成した。
[反応式46]
Figure 0006096942
<化学式181>
合成例5−7で<5−f>、<5−e>の代わりに<6−a>、<7−f>を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式181>2.3gを得た。(収率25%)
MS[M] 577.22
合成例8.化学式182の合成
合成例8−1.<8−a>の合成
下記反応式47によって<8−a>を合成した。
[反応式47]
Figure 0006096942
<8−a>
合成例4−1と同様の方法で合成して<8−a>12.1gを得た。(収率18%)
合成例8−2.<8−b>の合成
下記反応式48によって<8−b>を合成した。
[反応式48]
Figure 0006096942
<8−b>
合成例1−4で<1−c>の代わりに<8−a>を使用した以外は同様の方法で合成して<8−b>14gを得た。(収率84%)
合成例8−3.<8−c>の合成
下記反応式49によって<8−c>を合成した。
[反応式49]
Figure 0006096942
<8−c>
合成例1−5で<1−d>の代わりに<8−b>を使用した以外は同様の方法で合成して<8−c>11.7gを得た。(収率77%)
合成例8−4.<8−d>の合成
下記反応式50によって<8−d>を合成した。
[反応式50]
Figure 0006096942
<8−d>
合成例1−6で<1−e>の代わりに<8−c>を使用した以外は同様の方法で合成して<8−d>8.8gを得た。(収率71%)
合成例8−5.<8−e>の合成
下記反応式51によって<8−e>を合成した。
[反応式51]
Figure 0006096942
<8−e>
乾燥した1Lの反応器にジベンゾチオフェン50g(271mmol)とテトラヒドロフラン400mlを入れた後、−78℃で1.6Mn−ブチルリチウム178mL(285mmol)をゆっくり滴加し、1時間後にヨウ素69g(271mmol)をゆっくり入れた後、常温で24時間撹拌する。その後、チオ硫酸ナトリウム水溶液を入れる。抽出して有機層を集めて減圧蒸留した。ヘプタンで再結晶して生成された固体を濾過した後、乾燥して<8−e>52gを得た。(収率60%)
合成例8−6.<8−f>の合成
下記反応式52によって<8−f>を合成した。
[反応式52]
Figure 0006096942
<8−f>
1Lの反応器に<8−e>52g(168mmol)、ヨウ化銅6.5g(34mmol)、トランス−4−ヒドロキシ−L−プロリン8.9g(68mmol)、炭酸カルシウム69.6g(504mmol)及びジメチルスルホキシド260mLを入れ、28%アンモニア水溶液167.9gをゆっくり入れる。100℃で12時間攪拌する。反応が終了すると、常温に冷ました後、酢酸エチルと蒸留水を用いて抽出する。有機層を減圧濃縮し、カラムクロマトグラフィーで分離して<8−f>10gを得た。(収率30%)
合成例8−7.<8−g>の合成
下記反応式53によって<8−g>を合成した。
[反応式53]
Figure 0006096942
<8−g>
1Lの反応器に<8−f>10g(50mmol)と塩酸100mLを入れ、5℃に合わせる。亜硝酸ナトリウム3.45g(50mmol)と水20mLを混ぜてゆっくり入れる。5℃で2時間を維持した後、塩化スズ(II)二水和物56.6g(251mmol)と塩酸200mLを混ぜた溶液をゆっくり入れる。常温で3時間攪拌した後、濾過して<8−g>8gを得た。(収率63%)
合成例8−8.<8−h>の合成
下記反応式54によって<8−h>を合成した。
[反応式54]
Figure 0006096942
<8−h>
合成例5−6でフェニルヒドラジン塩酸塩の代わりに<8−g>を使用した以外は同様の方法で合成して<8−h>4.9gを得た。(収率54%)
合成例8−9.<化学式182>の合成
下記反応式55によって<化学式182>を合成した。
[反応式55]
Figure 0006096942
<化学式182>
合成例5−7で<5−f>、<5−e>の代わりに<8−h>、<8−d>を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式182>3.2gを得た。(収率34%)
MS[M] 633.19
合成例9.化学式183の合成
合成例9−1.<9−a>の合成
下記反応式56によって<9−a>を合成した。
[反応式56]
Figure 0006096942
<9−a>
合成例1−1でジベンゾフランの代わりにジベンゾチオフェンを使用した以外は同様の方法で合成して<9−a>54gを得た。(収率87%)
合成例9−2.<9−b>の合成
下記反応式57によって<9−b>を合成した。
[反応式57]
Figure 0006096942
<9−b>
合成例1−2で<1−a>の代わりに<9−a>を使用した以外は同様の方法で合成して<9−b>44gを得た。(収率81%)
合成例9−3.<9−c>の合成
下記反応式58によって<9−c>を合成した。
[反応式58]
Figure 0006096942
<9−c>
合成例1−3で<1−b>の代わりに<9−b>を使用した以外は同様の方法で合成して<9−c>12.8gを得た。(収率30%)
合成例9−4.<9−d>の合成
下記反応式59によって<9−d>を合成した。
[反応式59]
Figure 0006096942
<9−d>
合成例1−4で<1−c>の代わりに<9−c>を使用した以外は同様の方法で合成して<9−d>13.7gを得た。(収率79%)
合成例9−5.<9−e>の合成
下記反応式60によって<9−e>を合成した。
[反応式60]
Figure 0006096942
<9−e>
合成例1−5で<1−d>の代わりに<9−d>を使用した以外は同様の方法で合成して<9−e>12.5gを得た。(収率86%)
合成例9−6.<9−f>の合成
下記反応式61によって<9−f>を合成した。
[反応式61]
Figure 0006096942
<9−f>
合成例1−6で<1−e>の代わりに<9−e>を使用した以外は同様の方法で合成して<9−f>9.6gを得た。(収率72%)
合成例9−7.<化学式183>の合成
下記反応式62によって<化学式183>を合成した。
[反応式62]
Figure 0006096942
<化学式183>
合成例5−7で<5−f>、<5−e>の代わりに<6−a>、<9−f>を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式183>4.2gを得た。(収率36%)
MS[M] 593.19
合成例10.化学式191の合成
合成例10−1.<10−a>の合成
下記反応式63によって<10−a>を合成した。
[反応式63]
Figure 0006096942
<10−a>
合成例3−1で4−ブロモジベンゾチオフェンの代わりに4−ブロモジベンゾフランを使用した以外は同様の方法で合成して<10−a>10.7gを得た。(収率20%)
合成例10−2.<10−b>の合成
下記反応式64によって<10−b>を合成した。
[反応式64]
Figure 0006096942
<10−b>
合成例3−2で<3−a>の代わりに<10−a>を使用した以外は同様の方法で合成して<10−b>13gを得た。(収率90%)
合成例10−3.<10−c>の合成
下記反応式65によって<10−c>を合成した。
[反応式65]
Figure 0006096942
<10−c>
合成例3−3で<3−b>の代わりに<10−b>を使用した以外は同様の方法で合成して<10−c>10.6gを得た。(収率95%)
合成例10−4.<10−d>の合成
下記反応式66によって<10−d>を合成した。
[反応式66]
Figure 0006096942
<10−d>
合成例3−4で<3−c>の代わりに<10−c>を使用した以外は同様の方法で合成して<10−d>9.5gを得た。(収率95%)
合成例10−5.<10−e>の合成
下記反応式67によって<10−e>を合成した。
[反応式67]
Figure 0006096942
<10−e>
合成例1−1でジベンゾフランの代わりに<10−d>を使用した以外は同様の方法で合成して<10−e>7.1gを得た。(収率87%)

合成例10−6.<10−f>の合成
下記反応式68によって<10−f>を合成した。
[反応式68]
Figure 0006096942
<10−f>
合成例1−2で<1−a>の代わりに<10−e>を使用した以外は同様の方法で合成して<10−f>5.8gを得た。(収率81%)
合成例10−7.<10−g>の合成
下記反応式69によって<10−g>を合成した。
[反応式69]
Figure 0006096942
<10−g>
合成例1−3で<1−b>の代わりに<10−f>を使用した以外は同様の方法で合成して<10−g>8.3gを得た。(収率28%)
合成例10−8.<10−h>の合成
下記反応式70によって<10−h>を合成した。
[反応式70]
Figure 0006096942
<10−h>
乾燥した2Lの反応器に<10−g>6.9g(33mmol)をテトラヒドロフラン120mLに溶かした後、攪拌する。0℃でフェニルマグネシウムブロミド22mL(66mmol)をゆっくり滴加する。滴加が完了すると、45℃で3時間撹拌する。その後、再び0℃で4−ブロモベンジルクロリド8.7g(40mmol)をゆっくり滴加した後、45℃で12時間攪拌する。反応終了の後、酢酸エチルと水で抽出し、カラムクロマトグラフィーで分離して<10−h>7.1gを得た。(収率48%)
合成例10−9.<10−i>の合成
下記反応式71によって<10−i>を合成した。
[反応式71]
Figure 0006096942
<10−i>
2Lの反応器に1,2−シクロヘキサンジオン50g(446mmol)、フェニルヒドラジニウムクロリド129g(892mmol)及び酢酸500mlを入れて2日間還流撹拌する。反応終了の後、過量の水に反応物をゆっくり注いで結晶を濾過して水で数回洗浄する。テトラヒドロフランで溶かし、熱いうちにシリカゲルで濾過し、再結晶して<10−i>78gを得た。(収率68%)
合成例10−10.<10−j>の合成
下記反応式72によって<10−j>を合成した。
[反応式72]
Figure 0006096942
<10−j>
2Lの反応器に<10−i>78g(304mmol)、ヨードベンゼン55.9g(274mmol)、銅19.3g(304mmol)、18−クラウン−6−エーテル16.1g(61mmol)、炭酸カリウム84.1g(609mmol)及びジクロロベンゼン80mlを入れ、12時間還流撹拌する。反応終了の後、カラムクロマトグラフィーで分離して<10−j>70gを得た。(収率69%)
合成例10−11.<化学式191>の合成
下記反応式73によって<化学式191>を合成した。
[反応式73]
Figure 0006096942
<化学式191>
合成例5−7で<5−f>、<5−e>の代わりに<10−j>、<10−h>を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式191>4.6gを得た。(収率42%)
MS[M] 702.24
合成例11.化学式218の合成
合成例11−1.<11−a>の合成
下記反応式74によって<11−a>を合成した。
[反応式74]
Figure 0006096942
<11−a>
合成例3−11で<3−j>、3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニルボロン酸の代わりに1−ブロモ−2−ヨードベンゼン、2−トリフェニレニルボロン酸を使用した以外は同様の方法で合成して<11−a>34gを得た。(収率84%)
合成例11−2.<11−b>の合成
下記反応式75によって<11−b>を合成した。
[反応式75]
Figure 0006096942
<11−b>
乾燥した500mLの反応器に<11−a>34g(89mmol)、ビスピナコーラトジボロン33.8g(133mmol)、パラジウム(II)塩化−1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン1.9g(3mmol)、酢酸カリウム26.1g(266mmol)及びトルエン340mlを入れ、10時間還流撹拌する。反応終了の後、固体を濾過した後、濾液を減圧して濃縮する。ジクロロメタンとヘプタンでカラムクロマトグラフィーによって分離して<11−b>28gを得た。(収率73%)
合成例11−3.<化学式218>の合成
下記反応式76によって<化学式218>を合成した。
[反応式76]
Figure 0006096942
<化学式218>
合成例3−11で<3−j>、3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニルボロン酸の代わりに<1−f>、<11−b>を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式218>3.4gを得た。(収率38%)
MS[M] 598.20
合成例12.化学式220の合成
合成例12−1.<12−a>の合成
下記反応式77によって<12−a>を合成した。
[反応式77]
Figure 0006096942
<12−a>
合成例10−8で4−ブロモベンジルクロリドの代わりに3−ブロモベンジルクロリドを使用した以外は同様の方法で合成して<12−a>9.7gを得た。(収率45%)
合成例12−2.<化学式220>の合成
下記反応式78によって<化学式220>を合成した。
[反応式78]
Figure 0006096942
<化学式220>
合成例3−11で<3−j>、3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニルボロン酸の代わりに<12−a>、10−フェニルアントラセン−9−ボロン酸を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式220>3.3gを得た。(収率25%)
MS[M] 624.22
合成例13.化学式223の合成
合成例13−1.<化学式223>の合成
下記反応式79によって<化学式223>を合成した。
[反応式79]
Figure 0006096942
<化学式223>
合成例3−11で<3−j>、3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニルボロン酸の代わりに<7−f>、9−フェナントラセニルボロン酸を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式223>4.0gを得た。(収率51%)
MS[M] 472.16
合成例14.化学式224の合成
合成例14−1.<化学式224>の合成
下記反応式80によって<化学式224>を合成した。
[反応式80]
Figure 0006096942
<化学式224>
合成例3−11で<3−j>、3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニルボロン酸の代わりに<7−f>、4−(1−ナフチル)フェニルボロン酸を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式224>5.7gを得た。(収率69%)
MS[M] 498.17
合成例15.化学式227の合成
合成例15−1.<化学式227>の合成
下記反応式81によって<化学式227>を合成した。
[反応式81]
Figure 0006096942
<化学式227>
合成例3−11で<3−j>、3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニルボロン酸の代わりに<9−f>、2−トリフェニレニルボロン酸を使用した以外は同様の方法で合成して<化学式227>3.8gを得た。(収率45%)
MS[M] 538.15
実施例
実施例1〜実施例10(発光層の用途)
有機発光ダイオードの製造
ITOガラスの発光面積が2mm×2mmのサイズとなるようにパターニングした後、洗浄した。基板を真空チャンバーに装着した後、ベース圧力が1×10−6torrとなるようにした後、有機物を、前記ITOの上にDNTPD(700オングストローム)、NPD(300オングストローム)、本発明によって製造された化合物+RD−1(10%)(300オングストローム)、Liq(350オングストローム)、LiF(5オングストローム)、Al(1,000オングストローム)の順に成膜し、0.4mAで測定を行った。
Figure 0006096942
<DNTPD> <α−NPB>
Figure 0006096942
<RD−1> <化合物E> <Liq>
比較例1
比較例1のための有機発光ダイオード素子は、前記実施例の素子構造において発明によって製造された化合物の代わりに、一般にリン光ホスト物質として多く使われているBAlqを使用した以外は同様にして製作した。前記BAlqの構造は、次のとおりである。
Figure 0006096942
<BAlq>
前記実施例1から10、比較例1によって製造された有機電界発光素子に対して電圧、電流密度、輝度、色座標及び寿命を測定し、その結果を下記[表1]に示した。T95は、輝度が初期輝度(3000cd/m)で95%に減少するのにかかる時間を意味する。
Figure 0006096942
前記表1に示すように、本発明によって確保された有機化合物は、リン光発光性ホスト材料としてよく使われるBAlqより高効率、低駆動電圧及び長寿命を示す。
実施例11〜15(電子輸送層の用途)
有機発光ダイオードの製造
ITOガラスの発光面積が2mm×2mmのサイズとなるようにパターニングした後、洗浄した。基板を真空チャンバーに装着し、ベース圧力が1×10−6torrとなるようにした後、有機物を前記ITOの上にDNTPD(700オングストローム、NPD(300オングストローム)、CBP+Ir(ppy)(10%)(300オングストローム)、本発明によって製造された化合物(350オングストローム)、LiF(5オングストローム)、Al(1,000オングストローム)の順に成膜し、0.4mAで測定を行った。
比較例2
比較例2のための有機発光ダイオード素子は、前記実施例の素子構造において発明によって製造された化合物の代わりにLiqを使用した以外は同様にして製作した。
Figure 0006096942
前記表2に示すように、本発明によって確保された有機化合物は、電子輸送性材料としてよく使われるAlqに比べて駆動電圧が低く、発光効率に優れる特性を示す。

Claims (16)

  1. 下記[化学式A]で表されるヘテロ環式化合物。
    [化学式A]
    Figure 0006096942
    前記化学式Aにおいて、
    Xは、S、O、NR1、CR23、SiR45 りなる群から選択され、前記R2とR3、R4とR5 、それぞれ互いに連結されて環を形成することができ、
    はNまたはCR’であり、TはNまたはCR’’であり、TはNまたはCR’’’であるが、T乃至Tの少なくとも一つはNであり、
    はNまたはCR15であり、B2はNまたはCR16であり、BはNまたはCR17であり、BはNまたはCR18であり、
    前記R、R’乃至R’’’、R1乃至 5 、R11乃至R18は、それぞれ同一または異なり、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数3〜30のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数2〜30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数5〜30のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数6〜30のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数5〜30のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数5〜30のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数5〜50のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数3〜50のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のシリル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のカルボキシル基、チオール基、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン基アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のエーテル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜30のエステル基の中から選択され、
    前記R11乃至R18のうちのそれぞれが互いに隣接している場合、隣接する官能基は互いに連結されて脂環族または芳香族の単環または多環を形成することができ、
    前記R11乃至R14のうちの互いに隣接している二つは、前記構造式Qの*に連結されて縮合環を形成する単結合であり、
    連結基Yは、単結合、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数3〜20のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のヘテロシクロアルキレン基、置換または無置換の炭素数3〜20のシクロアルケニレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のヘテロシクロアルケニレン基、置換もしくは無置換の炭素数6〜60のアリーレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜60のヘテロアリーレン基の中から選択され、
    前記R、R’乃至R’’’のうちのいずれか一つは、連結基Yに結合する単結合であり、
    nは0〜2の整数であり、
    Zは、置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアリール基、または置換もしくは無置換の炭素数2〜50のヘテロアリール基であるが、前記アリール基またはヘテロアリール基内の芳香族環のそれぞれの炭素は追加の縮合環を形成してさらに脂環族単環または多環を形成することができ、前記さらに形成された脂環族の単環または多環の炭素原子は、N、S、O、中から選択される少なくとも一つのヘテロ原子で置換でき、
    前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、重水素、シアノ基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、ニトロ基、炭素数1〜24のアルキル基、炭素数1〜24のハロゲン化アルキル基、炭素数1〜24のアルケニル基、炭素数1〜24のアルキニル基、炭素数1〜24のヘテロアルキル基、炭素数6〜24のアリール基、炭素数6〜24のアリールアルキル基、炭素数2〜24のヘテロアリール基、または炭素数2〜24のヘテロアリールアルキル基、炭素数1〜24のアルコキシ基、炭素数1〜24のアルキルアミノ基、炭素数1〜24のアリールアミノ基、炭素数1〜24のヘテロアリールアミノ基、炭素数1〜24のアルキルシリル基、炭素数1〜24のアリールシリル基、および炭素数1〜24のアリールオキシ基よりなる群から選ばれた1つ以上の置換基で置換されることを意味する。
    ただし、−(Y)n−Zに、インドール環を含む。
  2. 前記化学式Aにおいて、TおよびTがそれぞれ窒素原子であり、TがCR”であって、置換基R”が連結基Yに連結される単一結合であることを特徴とする、請求項1に記載のヘテロ環式化合物。
  3. 前記連結基Yは、それぞれ同一または異なり、互いに独立して単一結合であるか、或いは下記構造式1乃至構造式9の中から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする、請求項1に記載のヘテロ環式化合物。
    Figure 0006096942
    前記構造式1乃至構造式9における芳香族環の炭素位は水素または重水素が結合される。
  4. [化学式A]の置換基R、R’乃至R’’’、R11乃至R18は、それぞれ同一または異なり、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基;置換もしくは無置換の炭素数3〜20のシクロアルキル基;置換もしくは無置換の炭素数5〜20のアリール基;置換もしくは無置換の炭素数2〜20のヘテロアリール基;の中から選択される一つであり、
    前記nはそれぞれ0または1であることを特徴とする、請求項1に記載のヘテロ環式化合物。
  5. 前記[化学式A]におけるB1乃至B4がいずれも窒素原子ではないことを特徴とする、請求項1に記載のヘテロ環式化合物。
  6. 前記[化学式A]におけるZが置換もしくは無置換の炭素数2〜50のヘテロアリール基であることを特徴とする、請求項1に記載のヘテロ環式化合物。
  7. 前記Zが、下記構造式A乃至構造式Eの中から選択されるいずれか一つで表示されるヘテロアリール基であることを特徴とする、請求項6に記載のヘテロ環式化合物。
    Figure 0006096942
    前記構造式A乃至Eにおいて
    WはNR24であるが、R24は、単結合;または置換もしくは無置換の炭素数5〜20のアリール基;置換もしくは無置換の炭素数2〜20のヘテロアリール基;の中から選択される1つであり、
    21乃至R23は、それぞれ同一または異なり、互いに独立して、水素、重水素;置換もしくは無置換の炭素数1〜20のアルキル基;置換もしくは無置換の炭素数3〜20のシクロアルキル基;置換もしくは無置換の炭素数5〜20のアリール基;置換もしくは無置換の炭素数2〜20のヘテロアリール基;の中から選択される1つであり、
    前記構造式A乃至構造式Eにおいて、
    前記*は、連結基Yに結合される結合サイトを意味し、
    前記環状基
    Figure 0006096942
    は、それぞれ互いに同一または異なり、5員環または6員環の脂環族または芳香族単環または多環を形成することが可能な炭素数4〜20の炭化水素環基である。
  8. [化学式A]におけるZが置換もしくは無置換の炭素数6〜50のアリール基であることを特徴とする、請求項1に記載のヘテロ環式化合物。
  9. 以下の化合物から選ばれるいずれか一つで表示される、請求項1に記載のヘテロ環式化合物。
    Figure 0006096942
    Figure 0006096942
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    Figure 0006096942
  10. 第1電極、
    前記第1電極に対向する第2電極、および
    前記第1電極と前記第2電極との間に介在された有機層を含み、
    前記有機層が請求項1〜9の中から選ばれるいずれか一項のヘテロ環式化合物を1種以上含む、有機発光素子。
  11. 前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能および正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、電子輸送層、および電子注入層の少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項10に記載の有機発光素子。
  12. 前記第1電極と前記第2電極との間に介在された有機層が発光層を含み、
    前記発光層は、ホストとドーパントからなり、前記ヘテロ環式化合物がホストとして使用されることを特徴とする、請求項11に記載の有機発光素子。
  13. 前記有機層は正孔阻止層または電子阻止層をさらに含むことを特徴とする、請求項12に記載の有機発光素子。
  14. 前記それぞれの層の中から選ばれた一つ以上の層が蒸着工程または溶液工程によって形成されることを特徴とする、請求項11に記載の有機発光素子。
  15. 前記有機発光素子は、平板ディスプレイ装置、フレキシブルディスプレイ装置、単色または白色の平板照明用装置、および単一または白色のフレキシブル照明用装置から選ばれるいずれか一つの装置に使用されることを特徴とする、請求項10に記載の有機発光素子。
  16. 前記第1電極と前記第2電極との間に介在された有機層が電子輸送層を含み、
    前記ヘテロ環式化合物が電子輸送層用に使用されることを特徴とする、請求項11に記載の有機発光素子。
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