JP6399533B2 - 有機発光素子 - Google Patents

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Description

本明細書は２０１４年１１月２０日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１４−０１６２９２７号及び２０１４年１２月１８日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１４−０１８３５５９号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
本明細書は有機発光素子に関する。
有機発光現象は特定有機分子の内部プロセスによって電流が可視光に転換される例の一つである。有機発光現象の原理は以下のとおりである。
アノードとカソードとの間に有機物層を位置させた時、二つの電極の間に電圧を印加すれば、カソードとアノードから各々電子と正孔が有機物層に注入される。有機物層に注入された電子と正孔は再結合してエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成し、該エキシトンが再び基底状態に落ちて光が出るようになる。このような原理を用いた有機発光素子は、一般に、カソードとアノード及びその間に位置した有機物層、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層を含む有機物層で構成されることができる。
有機発光素子で用いられる物質としては、純粋有機物質または有機物質と金属が錯体をなす錯化合物が大半を占めており、用途に応じて正孔注入物質、正孔輸送物質、発光物質、電子輸送物質、電子注入物質等に区分することができる。ここで、正孔注入物質や正孔輸送物質としては、ｐ−タイプの性質を有する有機物質、すなわち、酸化し易く、酸化時に電気化学的に安定した状態を有する有機物が主に用いられている。一方、電子注入物質や電子輸送物質としては、ｎ−タイプ性質を有する有機物質、すなわち、還元し易く、還元時に電気化学的に安定した状態を有する有機物が主に用いられている。発光層物質としては、ｐ−タイプ性質とｎ−タイプ性質を同時に有した物質、すなわち、酸化と還元状態でいずれにも安定した形態を有する物質が好ましく、エキシトンが形成された時にそれを光に転換する発光効率の高い物質が好ましい。
当技術分野では高効率の有機発光素子の開発が求められている。
Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．２４，９６６（１９５６）
本明細書の目的は高い発光効率の有機発光素子を提供することにある。
本明細書は、アノード、カソード、前記アノードと前記カソードとの間に備えられた発光層、及び前記カソードと前記発光層との間に備えられた有機物層を含み、
前記発光層は蛍光ドーパントを含み、
前記カソードと前記発光層との間に備えられた有機物層は下記一般式１を満たす化合物を含む有機発光素子を提供する。
一般式１において、
λ−はアニオンラジカルの再配向エネルギー値を意味し、
λ＋はカチオンラジカルの再配向エネルギー値を意味する。
本明細書の一実施態様による有機発光素子は低駆動電圧及び／又は高効率を提供する。
本明細書の一実施態様による有機発光素子は、別途の正孔遮断層の作用なしで簡単な構造の素子を提供することができるため、費用及び／又は時間の面で経済的な利点がある。
また、本明細書の一実施態様による有機発光素子は長寿命の有機発光素子を提供する。
本明細書の一実施態様による有機発光素子を示す図である。
以下、本明細書についてより詳細に説明する。
本明細書において、ある部材が他の部材「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合だけでなく、二つの部材の間に他の部材が存在する場合も含む。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。
本明細書の一実施態様による有機発光素子は、前記一般式１の値を満たす化合物を含む有機物層を含む。前記一般式１の値は、アニオンラジカルの再配向エネルギー値とカチオンラジカルの再配向エネルギー値との差を意味する。
再配向エネルギーは電荷の移動過程でのバリアー（ｂａｒｒｉｅｒ）を意味することができ、電荷の単位時間当たりの移動量を決める要因となる。
同一分子間の電子移動が発生する過程は以下のとおりである。
上記のように正孔または電子の伝達が発生する時のエネルギーバリアーである、アニオンラジカルの再配向エネルギー及びカチオンラジカルの再配向エネルギーであるλ−及びλ＋の値は各々下記一般式３及び一般式４により求めることができる。
一般式３及び一般式４において、
は、幾何学（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）がカチオン(cation)、アニオン(anion)または中性（ｎｅｕｔｒａｌ）に最適化された構造において、電荷（ｃｈａｒｇｅ）が０、Ｘ＋、またはＸ−であるエネルギーを意味する。
具体的には、アニオンラジカルの再配向エネルギー値（λ−）は、アニオン構造に安定化されたアニオン（Ｍ１ −）分子が中性（Ｍ１）に酸化される時のエネルギー（
）と、中性構造に安定化された中性（Ｍ２）分子がアニオン（Ｍ２ −）に還元される時のエネルギー（
）との和で表すことができる。
また、カチオンラジカルの再配向エネルギー値（λ＋）は、カチオン構造に安定化されたカチオン（Ｍ１ ＋）分子が中性（Ｍ１）に酸化される時のエネルギー（
）と、中性構造に安定化された中性（Ｍ２）分子がカチオン（Ｍ２ ＋）に酸化される時のエネルギー（
）との和で表すことができる。
本明細書において、前記再配向エネルギーの計算における分子構造の最適化及び各々のエネルギーの計算は、アクセルリス（Ａｃｃｅｌｒｙｓ）社の量子化学計算プログラムであるＤｍｏｌ３を利用して、ＢＰＷ９１汎関数とｄｎｄ基底関数を用いて密度汎関数理論（ＤＦＴ）によって求めた。
本明細書の一実施態様による有機発光素子は、前記一般式１の値が０超過０．３未満の値を満たす有機物層を含む。
本明細書の一実施態様による有機発光素子は青色蛍光発光をする。
本明細書の一実施態様において、前記発光層は５５０ｎｍ以下の光発光スペクトルのピーク波長を含む。具体的な一実施態様において、前記発光層は４３０ｎｍ〜５５０ｎｍの光発光スペクトルのピーク波長を含む。
本明細書において、ピーク波長はスペクトル分布の最大値における波長を意味する。
従来、電子輸送物質としては、還元性アクセプター（ｎ−タイプ）性質を有する有機物質、すなわち、還元し易く、還元時に電気化学的に安定した状態を有する有機物が主に用いられてきた。従来に用いられた物質は、前記のような還元性の性質によりアニオンラジカルの再配向エネルギー値はカチオンラジカルの再配向エネルギー値より小さい値を有するため、一般式１の値が負数の値を有する。
本明細書の一実施態様による前記一般式１を満たす化合物は正数の値を有するが、ｐ−タイプ構造の性質に偏らない還元性アクセプター（ｎ−タイプ）と酸化性構造（ｐ−タイプ構造）の性質を有するバイポーラ（ｂｉｐｏｌａｒ）タイプを有しており、酸化状態と還元状態で全て安定した状態を有する。よって、エキシトンが形成された時にそれを光に転換する発光効率が高いという効果を示すことができる。
また、本明細書の一般式１の値を満たすということは、カソードからの電子移動において、越えなければならないエネルギーバリアーが従来の還元性アクセプター（ｎ−タイプ）に偏った電子輸送物質より大きくなって、発光層へ越える電子の量が減ることを意味する。
現在、当業界で用いられる有機発光素子は、青色蛍光、緑色及び赤色燐光または青色蛍光と緑色蛍光及び赤色燐光等の組み合わせで用いられている。
但し、前記のような素子組み合わせの場合にも一般に発光領域が正孔輸送層と発光層の界面側に偏っているため、高いエキシトンエネルギーを有する青色蛍光発光をする有機発光素子の場合には、緑色または赤色に比べて相対的に素子の寿命が顕著に落ちるという問題がある。すなわち、青色蛍光の高いエキシトンエネルギーが狭い発光領域という局部的な領域に集中しているため、材料が受けるエネルギーストレスが増加し、その結果、低い寿命を示すことになる。
従来には前記のような問題を克服するために、電子輸送層の他にイオン化ポテンシャルの大きい有機化合物を含む別途の正孔遮断層を発光層と電子輸送層に備えて人為的に電子の量を調節して有機発光素子の効率及び寿命を向上させる努力があった。しかし、正孔の蓄積を利用して駆動電圧の上昇が問題となり、正孔遮断層の他に２層以上の電子輸送層を用いなければならないという問題で時間及び費用の面で非経済的である。
本明細書の一実施態様による一般式１の値が０を超過する場合、分子そのものが有する電荷バリアーを利用してカソードから発光層に伝達される電子の量を調節して、正孔遮断層を備えなくても有機発光素子の効率が上昇する。但し、前記一般式１の値が過度に大きくなると、カソードからの電子移動において越えなければならないエネルギーバリアーが過度に大きくなって、発光層に伝達される電子の量が過多に減り、正孔電子対が互いに結合して作られるエキシトンの形成が減少して有機発光素子の効率が減少する。また、前記一般式１の値が０．３を超過する場合には、電子輸送層の界面にエキシトンが形成され、電子輸送層そのものの安定性の問題により素子の寿命が問題となる。
よって、前記一般式１を満たす化合物は、カソードから発光層に伝達される電子の量を調節して、別途の正孔遮断層を備えなくても有機発光素子の高効率を維持することができる。また、本明細書の一実施態様による一般式１を満たす化合物は、発光層に伝達される電子の量を調節して、正孔輸送層と発光層の界面でない、発光層においてエキシトンを形成するように誘導して有機発光素子の寿命が増加する。
よって、本明細書の一実施態様により、一般式１を満たす化合物を含む有機物層が発光層とカソードとの間に備えられる場合には、高効率及び／又は長寿命の有機発光素子を提供することができる。
本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物のイオン化ポテンシャル値は５．５ｅＶ以上６．５ｅＶ未満である。
本明細書の一実施態様により、前記イオン化ポテンシャル範囲の値を有する場合には、電子輸送層と発光層のイオン化ポテンシャルの差が適切であるため、有機発光素子の駆動中に電子輸送層の界面への正孔の蓄積を最小化しつつ正孔遮断の役割を同時にすることができる。
本明細書の一実施態様において、前記有機発光素子は下記一般式２を満たす。
一般式２において、
ΔＩＰは、前記一般式１を満たす化合物のイオン化ポテンシャル値と前記発光層のホスト材料のイオン化ポテンシャル値との差を意味する。
発光層を形成するホスト材料のイオン化ポテンシャルと前記一般式１を満たす化合物のイオン化ポテンシャルとの差（△ＩＰ＝ＩＰ（一般式１を満たす化合物）−ＩＰ（発光層ホスト材料））は、好ましくは−０．５ｅＶ＜△ＩＰ＜０．５ｅＶである。本明細書の一実施態様により、△ＩＰを前記範囲にすれば、発光層と一般式１を満たす化合物を含む有機物層とのイオン化ポテンシャル差による正孔の蓄積を回避して電圧上昇を抑制することができ、それと共に正孔遮断の役割をして正孔漏れによる効率及び寿命の低下現象を防止することができる。
本明細書において、前記イオン化ポテンシャルは、材料にモノクロメータによって分光した重水素ランプの光（励起光）を照射し、放出された光電子放出を電位計で測定して、得られた光電子放出の照射光子エネルギー曲線からの光電子放出の閾値を外挿法によって求めて測定した。測定機器としては、大気中での紫外線光電子分析装置ＡＣ−３（理研計器株式会社）を使った。
本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物の電子移動度は０．１ＭＶ／ｃｍの電界条件で１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上である。本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物の電子移動度は０．１ＭＶ／ｃｍの電界条件で１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上１０２ｃｍ２／Ｖｓ以下である。
本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物の正孔移動度は０．１ＭＶ／ｃｍの電界条件で１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上である。本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物の正孔移動度は０．１ＭＶ／ｃｍの電界条件で１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上１０２ｃｍ２／Ｖｓ以下である。
本明細書の一実施態様により、一般式１を満たす化合物の電子移動度及び／又は一般式１を満たす化合物の正孔移動度が前記範囲を満たす場合には、発光層に伝達される正孔及び／又は電子の量が適切であるために発光効率に優れ、発光層内でエキシトンの形成される位置の調節が容易である。
電子移動度及び正孔移動度は当業界で用いられる方法により測定することができる。具体的には、飛行時間法（ＴＯＦ；Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）または空間電荷制限電流（ＳＣＬＣ；Ｓｐａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）の測定方法を利用することができるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、正孔移動度は当業界で用いられる方法により測定することができる。具体的は、飛行時間法（ＴＯＦ；Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）または空間電荷制限電流（ＳＣＬＣ；Ｓｐａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）の測定方法を利用することができるが、これらに限定されるものではない。
本明細書の一実施態様において、前記一般式１で表される化合物の飛行時間法（ＴＯＦ；Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）により測定した電荷移動度は１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上である。
本明細書において、空間電荷制限電流（ＳＣＬＣ；Ｓｐａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）を測定するために物質の膜厚さを１０００ｎｍ以上にして電荷移動度を測定することができる。
具体的には、本明細書の一実施態様において、ＩＴＯ基板上にバソフェナントロリン（Ｂａｔｈｏｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）とリチウムキノレート（２％）を真空中で加熱して１００ｎｍ厚さで蒸着した後、前記一般式１を満たす化合物を２００ｎｍ蒸着した。前記層上にバソフェナントロリン（Ｂａｔｈｏｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）とリチウムキノレート（２％）を再び１００ｎｍ厚さで蒸着した後、アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）を１００ｎｍ以上蒸着してサンプルを製造した。前記サンプルの電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）に対する電流密度（ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｄｅｎｓｉｔｙ：ｍＡ／ｃｍ２）を測定して、空間電荷制限電流（ＳＣＬＣ；Ｓｐａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）領域で電子移動度を計算することができる。
また、ＩＴＯ基板上にヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレンを真空中で加熱して５ｎｍ厚さで蒸着した後、前記一般式１を満たす化合物を２００ｎｍ蒸着した後、アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）を１００ｎｍ以上蒸着してサンプルを製造した。前記サンプルの電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）に対する電流密度（ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｄｅｎｓｉｔｙ：ｍＡ／ｃｍ２）を測定して、空間電荷制限電流（ＳＣＬＣ；Ｓｐａｃｅ Ｃｈａｒｇｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ）領域で正孔移動度を計算することができる。
本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層は、電子輸送層、電子注入層、または電子輸送と電子注入を同時にする層である。
本明細書の一実施態様によれば、前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層は電子輸送層である。
本明細書の他の実施態様によれば、前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層は電子注入層及び電子輸送層である。具体的には、本明細書の一実施態様による有機発光素子において、電子注入層が備えられていない場合には、一般式１を満たす化合物を含む有機物層は電子注入層と電子輸送層の役割を同時にすることができる。
また、本明細書の他の実施態様によれば、前記有機発光素子は、カソードと発光層との間に前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層のみを含むことができる。他の実施態様において、前記有機発光素子は、カソードと一般式１を満たす化合物を含む有機物層との間、または発光層と一般式１を満たす化合物を含む有機物層との間に追加の有機物層をさらに含むことができる。
本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層は前記発光層と接して備えられる。この場合、カソードから発光層に輸送される電子をより効果的に調節することができる。具体的には、本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層と接して備えられる発光層は５５０ｎｍ以下の光発光スペクトルのピーク波長を含む。
本明細書の一実施態様において、前記有機発光素子は２層以上の発光層を含むことができる。この場合、前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層と最も隣接した発光層は５５０ｎｍ以下の光発光スペクトルのピーク波長を含み、残りの発光層は他のピーク波長を含むことができる。
本明細書において、最も隣接した発光層とは複数の発光層のうち前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層と物理的に最も近い発光層を意味し、前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層と接して備えられた発光層だけでなく、前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層と発光層との間に追加の有機物層を含む場合も意味することができる。
本明細書において、好ましくは、前記有機発光素子は２層以上の発光層を含み、前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層と接して備えられる発光層は５５０ｎｍ以下の光発光スペクトルのピーク波長を含む。
本明細書において、置換基の例示は下記で説明するが、それらに限定されるものではない。
前記「置換」という用語は化合物の炭素原子に結合された水素原子が他の置換基に換わることを意味し、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特に限定されず、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または異なってもよい。
本明細書において、「置換もしくは非置換」という用語は、重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のアミン基；置換もしくは非置換のアリール基；及び置換もしくは非置換の複素環基からなる群より選択された１または２以上の置換基で置換されるか、前記例示された置換基のうち２以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、またはいかなる置換基も有しないことを意味する。例えば、「２以上の置換基が連結された置換基」はビフェニル基であってもよい。すなわち、ビフェニル基はアリール基であってもよく、２個のフェニル基が連結された置換基と解釈されてもよい。
本明細書において、有機基としてはアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。この有機基は前記有機基中にヘテロ原子等の炭化水素基以外の結合や置換基を含んでいてもよい。また、前記有機基は直鎖状、分岐鎖状、環状のうちのいずれであってもよい。
本明細書において、１価の有機基とは有機化合物に結合位置が１個ある１価の置換基を意味する。
また、前記有機基は環状構造を形成してもよく、発明の効果が損なわれない限りヘテロ原子を含んで結合を形成してもよい。
具体的には、酸素原子、窒素原子、珪素原子等のヘテロ原子を含む結合が挙げられる。具体例としては、シアノ結合、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、イミノ結合（−Ｎ＝Ｃ（−Ａ）−、−Ｃ（＝ＮＡ）−：Ａは水素原子または有機基を示す）、カーボネート結合、スルホニル結合、スルフィニル結合、アゾ結合等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記環状構造としては前述した芳香族環、脂肪族環等が挙げられ、単環もしくは多環であってもよい。
本明細書において、前記アルキル基は直鎖もしくは分岐鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、１〜５０であることが好ましい。具体的な例としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基及びヘプチル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルケニル基は直鎖もしくは分岐鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、２〜４０であることが好ましい。具体的な例としてはビニル、１−プロペニル、イソプロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、３−メチル−１−ブテニル、１，３−ブダジエニル、アリル、１−フェニルビニル−１−イル、２−フェニルビニル−１−イル、２，２−ジフェニルビニル−１−イル、２−フェニル−２−（ナフチル−１−イル）ビニル−１−イル、２，２−ビス（ジフェニル−１−イル）ビニル−１−イル、スチルベニル基、スチレニル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数３〜６０であることが好ましく、特にシクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アミン基は−ＮＨ２；アルキルアミン基；アラルキルアミン基；アリールアミン基；及びヘテロアリールアミン基からなる群より選択され、置換基に含まれる炭素の数は特に限定されないが、１〜３０であることが好ましい。アミン基の具体的な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、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等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記アリール基が単環式アリール基である場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数６〜２５であることが好ましい。具体的には、単環式アリール基としてはフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記アリール基が多環式アリール基である場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数１０〜２４であることが好ましい。具体的には、多環式アリール基としてはナフチル基、トリフェニレニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記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。
前記フルオレニル基が置換される場合、
等であってもよい。但し、これらに限定されるものではない。
本明細書において、複素環基は炭素でない原子、ヘテロ原子を１以上含むものであり、具体的に、前記ヘテロ原子はＯ、Ｎ、Ｓｅ及びＳ等からなる群より選択される原子を１以上含むことができる。炭素数は特に限定されないが、炭素数２〜６０であることが好ましい。複素環基の例としてはチオフェン基、フラニル基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、トリアゾール基、アクリジル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリル基、インドール基、カルバゾール基、ベンズオキサゾール基、ベンズイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、フェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フェノチアジニル基及びジベンゾフラニル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記複素環基は単環もしくは多環であってもよく、芳香族、脂肪族、または芳香族と脂肪族の縮合環であってもよい。
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個あるもの、すなわち、２価の置換基を意味する。これらは各々２価の置換基であることを除いては、前述したアリール基の説明が適用されることができる。
本明細書において、前記炭化水素環は脂肪族、芳香族、または脂肪族と芳香族の縮合環であってもよく、１価の置換基ではないことを除いては、前記シクロアルキル基またはアリール基の例示の中から選択されることができる。前記複素環は脂肪族、芳香族、または脂肪族と芳香族の縮合環であってもよく、１価の置換基ではないことを除いては、前記複素環基の例示の中から選択されることができる。
本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物は少なくとも含窒素複素環基を有する。
本明細書の前記含窒素複素環は、一般式１を満たす化合物においてｎ−タイプ構造として作用することができる。
本明細書において、前記含窒素複素環基は５員環もしくは６員環であってもよく、前記５員環もしくは６員環を含む環は単環もしくは多環であってもよい。
本明細書の一実施態様において、前記含窒素複素環基は下記構造のいずれか一つである。
Ｘ１〜Ｘ３は各々ＮまたはＣＲであり、
前記Ｒは１価の有機基であり、
前記構造に炭化水素環または複素環が縮合されてもよい。
本明細書において、炭化水素環または複素環が縮合されるということは、前記構造に炭化水素環または複素環が互いに結合して多環の環を形成することを意味することができる。
本明細書の一実施態様において、前記含窒素複素環基は下記構造のいずれか一つである。
前記構造は重水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；及び置換もしくは非置換の複素環基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換されてもよい。
本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物はｐ−タイプ構造を有する。本明細書において、ｐ−タイプ構造とは、酸化し易く、酸化時に電気化学的に安定した状態を有する置換基を意味し、酸化性ドナーを意味することができる。
本明細書の一実施態様において、前記ｐ−タイプ構造は下記構造のいずれか一つである。
前記構造は重水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；及び置換もしくは非置換の複素環基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換されてもよい。
本明細書において、前記一般式１を満たす化合物が含窒素複素環基またはｐ−タイプ構造を有するということは、化合物の構造内でコア構造として含まれる場合だけでなく、置換基として含まれる場合も意味する。
本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物は下記化学式１で表される。
化学式１において、
Ｈｅｔは置換もしくは非置換の含窒素複素環基であり、
Ｌは直接結合；置換もしくは非置換のアリーレン基；または置換もしくは非置換の複素環基であり、
Ｄ１は置換もしくは非置換のｐ−タイプ構造である。
前記化学式１における含窒素複素環基及びｐ−タイプ構造は前述したものと同様である。
本明細書において、前記含窒素複素環は、一般式１を満たす化合物においてｎ−タイプ構造として作用し、前記ｐ−タイプ構造と連結され、バイポーラ（ｂｉｐｏｌａｒ）タイプの構造を提供することができる。よって、本明細書の一実施態様によるカソードと発光層との間に備えられる化合物はバイポーラタイプとして酸化状態と還元状態で全て安定して発光効率に優れる。
本明細書の一実施態様において、前記Ｌは直接結合；置換もしくは非置換のフェニレン基；置換もしくは非置換のビフェニレン基；置換もしくは非置換のターフェニレン基；または置換もしくは非置換のナフチレンである。
本明細書の一実施態様において、前記Ｌは直接結合である。
また他の実施態様において、前記Ｌは置換もしくは非置換のフェニレン基である。
また一つの実施態様において、前記Ｌはフェニレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｌは１，３−フェニレン基である。
また他の実施態様において、前記Ｌは１，４−フェニレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｌは複素環基で置換されたフェニレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｌは含窒素複素環基で置換されたフェニレン基である。
一実施態様において、前記Ｌはカルバゾール基で置換されたフェニレン基である。
他の実施態様において、前記Ｌは置換もしくは非置換のビフェニレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｌはビフェニレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｌは置換もしくは非置換のターフェニレン基である。
また一つの実施態様において、前記Ｌはターフェニレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｌは置換もしくは非置換のナフチレン基である。
一実施態様において、前記Ｌはナフチレン基である。
本明細書の一実施態様において、前記Ｌは１，２−ナフチレン基である。
また一つの実施態様において、前記Ｈｅｔは重水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；及び置換もしくは非置換の複素環基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換される。
本明細書の一実施態様において、前記Ｈｅｔはシアノ基；置換もしくは非置換のメチル基；置換もしくは非置換のフェニル基；置換もしくは非置換のビフェニル基；置換もしくは非置換のナフチル基；置換もしくは非置換のフルオレニル基；置換もしくは非置換のカルバゾール基；置換もしくは非置換のジベンゾチオフェン；及び置換もしくは非置換のジベンゾフランからなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換される。
本明細書の一実施態様において、前記Ｈｅｔはシアノ基；メチル基；フェニル基；カルバゾール基で置換されたフェニル基；ビフェニル基；フェニル基で置換されたフルオレニル基；ジベンゾチオフェン基で置換されたピリジル基で置換されたナフチル基；ジベンゾフラニル基で置換されたピリジル基で置換されたナフチル基；ジベンゾチオフェン基で置換されたピリミジル基で置換されたナフチル基；カルバゾール基；ジベンゾチオフェン基；及びジベンゾフラニル基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換される。
また一つの実施態様において、前記Ｄ１は重水素；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のアリール基；及び置換もしくは非置換の複素環基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換される。
本明細書の一実施態様において、前記Ｄ１は重水素；置換もしくは非置換のメチル基；及び置換もしくは非置換のフェニル基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換される。
また他の実施態様において、前記Ｄ１は重水素；メチル基；フェニル基；アリール基で置換されたトリアジニル基で置換されたフェニル基；アリール基で置換されたピリミジル基で置換されたフェニル基；アルキル基で置換されたイミダゾール基で置換されたフェニル基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換される。
本明細書の一実施態様において、前記Ｄ１は重水素；メチル基；フェニル基；フェニル基で置換されたトリアジニル基で置換されたフェニル基；フェニル基で置換されたピリミジル基で置換されたフェニル基；メチル基で置換されたイミダゾール基で置換されたフェニル基からなる群より選択される１または２以上の置換基で置換もしくは非置換される。
本明細書の一実施態様において、前記一般式１を満たす化合物は下記化合物１〜１００のいずれか一つで表される。
本明細書の有機発光素子は、前述した前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層を含むことを除いては、当技術分野で周知の材料と方法により製造されることができる。
例えば、本明細書の有機発光素子は、基板上にアノード、有機物層及びカソードを順次積層させることによって製造することができる。この時、スパッタリング法（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）や電子ビーム蒸着法（ｅ−ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）のようなＰＶＤ（ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法を利用して、基板上に金属または導電性を有する金属酸化物またはこれらの合金を蒸着してアノードを形成し、その上に正孔注入層、正孔輸送層、電子遮断層、発光層、電子輸送層及び電子注入層を含む有機物層を形成した後、その上にカソードとして使用できる物質を蒸着することによって製造されることができる。このような方法の他にも、基板上にカソード物質から有機物層、アノード物質を順に蒸着して有機発光素子を作ることができる。このような方法の他にも、基板上にアノード物質から有機物層、カソード物質を順に蒸着して有機発光素子を作ることができる。
本明細書の有機発光素子の有機物層は１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。
本明細書の一実施態様において、前記有機発光素子は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電子遮断層及び正孔遮断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。
例えば、本明細書の有機発光素子の構造は図１に示すような構造を有することができるが、これのみに限定されるのではない。
図１には、基板１０１上にアノード２０１、正孔輸送層３０１、発光層４０１、電子輸送層５０１及びカソード６０１が順次積層された有機発光素子の構造が例示されている。図１において、前記電子輸送層５０１には一般式１を満たす化合物が含まれる。
図１は本明細書の実施態様による例示的な構造であり、他の有機物層をさらに含むことができる。
前記有機発光素子が複数の有機物層を含む場合、前記有機物層は同一の物質または異なる物質からなってもよい。
前記アノード物質としては、通常、有機物層への正孔注入が円滑になるように仕事関数の大きい物質が好ましい。本発明で使用できる陽極物質の具体的な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（登録商標））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）、ポリピロール及びポリアニリンのような導電性高分子等が挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
前記カソード物質としては、通常、有機物層への電子注入が容易とように仕事関数の小さい物質が好ましい。陰極物質の具体的な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、スズ及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等が挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
前記正孔注入層は電極から正孔を注入する層であり、正孔注入物質としては、正孔を輸送する能力を有して陽極での正孔注入効果、発光層または発光材料に対して優れた正孔注入効果を有し、発光層から生成された励起子の電子注入層または電子注入材料への移動を防止し、また、薄膜形成能力に優れた化合物が好ましい。正孔注入物質のＨＯＭＯ（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）が陽極物質の仕事関数と周辺有機物層のＨＯＭＯとの間であることが好ましい。正孔注入物質の具体的な例としては金属ポルフィリン（ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ）、オリゴチオフェン、アリールアミン系の有機物、ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン系の有機物、キナクリドン（ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ）系の有機物、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）系の有機物、アントラキノン及びポリアニリンとポリチオフェン系の導電性高分子等が挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
前記正孔輸送層は正孔注入層から正孔を受け取って発光層にまで正孔を輸送する層であり、正孔輸送物質としては、陽極や正孔注入層から正孔の輸送を受けて発光層に移せる物質であって、正孔に対する移動性の大きい物質が好ましい。具体的な例としてはアリールアミン系の有機物、導電性高分子、及び共役部分と非共役部分が共に存在するブロック共重合体等が挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
前記発光物質としては、正孔輸送層と電子輸送層から正孔と電子の輸送を各々受けて結合させることによって可視光線領域の光を出せる物質であって、蛍光や燐光に対する量子効率の良い物質が好ましい。具体的な例としては８−ヒドロキシ−キノリンアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）；カルバゾール系化合物；二量体化スチリル（ｄｉｍｅｒｉｚｅｄ ｓｔｙｒｙｌ）化合物；ＢＡｌｑ；１０−ヒドロキシベンゾキノリン−金属化合物；ベンゾオキサゾール、ベンズチアゾール及びベンズイミダゾール系の化合物；ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）系の高分子；スピロ（ｓｐｉｒｏ）化合物；ポリフルオレン、ルブレン等が挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
前記発光層はホスト材料及びドーパント材料を含むことができる。ホスト材料は縮合芳香族環誘導体または複素環含有化合物等がある。具体的には、縮合芳香族環誘導体としてはアントラセン誘導体、ピレン誘導体、ナフタレン誘導体、ペンタセン誘導体、フェナントレン化合物、フルオランテン化合物等が挙げられ、複素環含有化合物としてはカルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記蛍光発光層は、ホスト物質としてジスチリルアリーレン（ｄｉｓｔｙｒｙｌａｒｙｌｅｎｅ；ＤＳＡ）、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルベンゼン（ｄｉｓｔｙｒｙｌｂｅｎｚｅｎｅ；ＤＳＢ）、ジスチリルベンゼン誘導体、ＤＰＶＢｉ（４，４'−ｂｉｓ（２，２'−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｖｉｎｙｌ）−１，１'−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、ＤＰＶＢｉ誘導体、スピロ−ＤＰＶＢｉ及びスピロ−６Ｐ（ｓｐｉｒｏ−ｓｅｘｙｐｈｅｎｙｌ）からなる群より１または２以上が選択される。
前記蛍光発光層は、ドーパント物質としてスチリルアミン（ｓｔｙｒｙｌａｍｉｎｅ）系、ペリレン（ｐｈｅｒｙｌｅｎｅ）系及びＤＳＢＰ（ｄｉｓｔｙｒｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ）系からなる群より１または２以上が選択される。
前記電子注入層は電極から電子を注入する層であり、電子を輸送する能力を有し、陰極からの電子注入効果、発光層または発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、発光層から生成された励起子の正孔注入層への移動を防止し、また、薄膜形成能力に優れた化合物が好ましい。具体的には、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フルオレニリデンメタン、アントロン等とそれらの誘導体、金属錯体化合物及び含窒素５員環誘導体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記金属錯体化合物としては８−ヒドロキシキノリナートリチウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）亜鉛、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）銅、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）マンガン、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリナート）クロロガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（ｏ−クレゾラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（２−ナフトラート）ガリウム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記正孔遮断層は正孔の陰極到達を阻止する層であり、一般に正孔注入層と同様の条件で形成されることができる。具体的には、オキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、ＢＣＰ、アルミニウム錯体（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｍｐｌｅｘ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本明細書に係る有機発光素子は、用いられる材料に応じて前面発光型、背面発光型または両面発光型であってもよい。
また、本明細書に係る有機発光素子は、下部電極がアノードであり、上部電極がカソードであるノーマル構造（ｎｏｒｍａｌ ｔｙｐｅ）であってもよく、下部電極がカソードであり、上部電極がアノードである逆構造（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｔｙｐｅ）であってもよい。
本明細書の一実施態様による構造は、有機太陽電池、有機感光体、有機トランジスタ等をはじめとする有機電子素子においても有機発光素子に適用されるものと類似した原理で作用することができる。
以下、本明細書を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明することにする。但し、本明細書による実施例は色々な他の形態に変形できるものであって、本明細書の範囲が下記に記述する実施例に限定されるものではない。本明細書の実施例は当業界で平均的な知識を有する者に本明細書をより完全に説明するために提供されるものである。
実験例１．
前記化合物１〜１００で表される化合物の一般式１の値を下記の表８及び９に記す。
一般式１において、分子構造の最適化及び各々のエネルギーの計算は、アクセルリス（Ａｃｃｅｌｒｙｓ）社の量子化学計算プログラムであるＤｍｏｌ３を利用して、ＢＰＷ９１汎関数とｄｎｄ基底関数を用いて密度汎関数理論（ＤＦＴ）によって求めた。
＜実施例１＞有機発光素子の製造
ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）が１，０００Å厚さで薄膜コーティングされたガラス基板（ｃｏｒｎｉｎｇ ７０５９ ｇｌａｓｓ）を洗剤を溶かした蒸留水に入れて超音波で洗浄した。この時、洗剤としてはＦｉｓｃｈｅｒ社製のものを用い、蒸留水としてはＭｉｌｌｉｐｏｒｅ社製のフィルタ（Ｆｉｌｔｅｒ）で２次濾過された蒸留水を用いた。ＩＴＯを３０分間洗浄した後、蒸留水で２回繰り返して超音波洗浄を１０分間行った。蒸留水洗浄が終わった後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノール等の溶剤で超音波洗浄をして乾燥させた後にプラズマ洗浄機に移送した。また、酸素プラズマを用いて前記基板を５分間乾式洗浄した後に真空蒸着機に基板を移送した。
上記の通りに準備したＩＴＯ透明電極上に下記化学式の化合物であるヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン（ｈｅｘａｎｉｔｒｉｌｅｈｅｘａａｚａｔｒｉｐｈｅｎｙｌｅｎｅ：以下、ＨＡＴという）を５００Å厚さで熱真空蒸着して薄膜を形成した。この薄膜によって基板と正孔注入層間の界面特性を向上させることができる。次に、前記薄膜上に下記化学式ＨＴ−１の化合物を４００Å厚さで蒸着して正孔輸送層を形成し、その上に下記ＥＢ−１の化合物を２５０Å厚さで蒸着して電子遮断層を形成した。その上に発光層のホストとして下記Ｈ１とドーパントとして下記Ｄ１の化合物を２００Å厚さで真空蒸着した。前記発光層上に前記化合物２の電子輸送層物質とリチウムキノレート（ＬｉＱ、Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｑｕｉｎｏｌａｔｅ）を１：１の重量比で真空蒸着して３００Å厚さで電子注入及び輸送層を形成した。前記電子輸送層上に１２Å厚さのフッ化リチウム（ＬｉＦ）と２，０００Å厚さのアルミニウムを順次蒸着して陰極を形成した。
前記過程で有機物の蒸着速度は０．３〜０．８Å／ｓｅｃに維持した。また、陰極のフッ化リチウムは０．３Å／ｓｅｃ、アルミニウムは１．５〜２．５Å／ｓｅｃの蒸着速度を維持した。蒸着時の真空度は１〜３×１０−７に維持した。
＜実施例２＞
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物１３を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例３＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物２５を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例４＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物３５を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例５＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物３７を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例６＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物３８を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例７＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物３９を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例８＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物４１を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例９＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物４２を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例１０＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物４４を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例１１＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物４８を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例１２＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物５２を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例１３＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物５５を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例１４＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物５６を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例１５＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物５７を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例１６＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物６１を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例１７＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物６９を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例１８＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物９４を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜実施例１９＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに化合物１００を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例１＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−１を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．０１
＜比較例２＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−２を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．０７
＜比較例３＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−３を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．０１
＜比較例４＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−４を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．０２
＜比較例５＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−５を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．０８
＜比較例６＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−６を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．０４
＜比較例７＞有機発光素子の製造
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−７を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．０４
＜比較例８＞
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−８を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝０．３５
＜比較例９＞
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−９を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝０．３６
＜比較例１０＞
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−１０を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．０８
＜比較例１１＞
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−１１を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．１
＜比較例１２＞
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−１２を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝０．４６
＜比較例１３＞
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−１３を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝０．４５
＜比較例１４＞
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−１４を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．０１
＜比較例１５＞
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−１５を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．０１
＜比較例１６＞
前記実施例１において前記化合物２の代わりに下記化学式ＥＴ−１６を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
λ−−λ＋＝−０．０２
＜比較例１７＞
前記実施例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物２を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例１８＞
前記実施例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物１３を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例１９＞
前記実施例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物３５を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例２０＞
前記実施例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物３９を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例２１＞
前記実施例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物５６を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例２２＞
前記実施例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物５７を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例２３＞
前記実施例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物６１を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例２４＞
前記比較例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物２を用いたことを除いては、比較例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例２５＞
前記比較例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物１３を用いたことを除いては、比較例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例２６＞
前記比較例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物３５を用いたことを除いては、比較例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例２７＞
前記比較例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物３９を用いたことを除いては、比較例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例２８＞
前記比較例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物５６を用いたことを除いては、比較例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例２９＞
前記比較例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物５７を用いたことを除いては、比較例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
＜比較例３０＞
前記比較例１において化学式Ｈ１の代わりに発光層のホスト物質として化合物６１を用いたことを除いては、比較例１と同様の方法により有機発光素子を製作した。
前述した方法により製造された有機発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度において駆動電圧と発光効率を測定し、２０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度において初期輝度に対して９８％になる時間（ＬＴ９８）を測定した。その結果を下記の表１０及び１１に示す。
本明細書の一実施態様により、化学式１の化合物に含まれるバイポーラタイプの化合物は、酸化還元状態で安定しており、有機発光素子に優れた効率を期待することができる。但し、化学式１に含まれる化合物であるとしても蛍光発光をする有機発光素子、特に青色蛍光発光をする発光層を含む有機発光素子は一般式１をさらに満たさなければならない。
これは、前記表１０及び１１の実施例１〜１９と比較例１〜１６の結果のように、前記化学式１で表される化合物の範囲内であるとしても、一般式１の値を満たす場合には、一般式１の値を満たさない場合より同一または類似した色座標の範囲内で低駆動電圧、高電流効率を提供し、特に長寿命の有機発光素子を提供することを確認することができる。
また、比較例１７〜３０の結果から、前記一般式１を満たす化合物は、カソードと発光層との間に備えられる場合に、有機発光素子内で電圧、効率及び／又は寿命の面で効果を発現することを確認することができる。
これは、一般式１の値が０ｅＶを超過する場合、分子そのものが有する電荷バリアーを利用してカソードから発光層に伝達される電子の量を調節して正孔遮断層を備えなくても有機発光素子の効率が上昇するが、一般式１の値が３ｅＶを超過する場合、カソードから電子移動において越えなければならないエネルギーバリアーが過度に大きくなって、発光層に伝達される電子の量が過多に減り、正孔電子対が互いに結合して作られるエキシトンの形成が減少して有機発光素子の効率が減少するためである。
よって、本明細書の一実施態様により、一般式１の値を満たす化合物を含む有機物層が発光層とカソードとの間に備えられる場合、高効率及び／又は長寿命の有機発光素子を提供することができる。
１０１ ・・・基板
２０１ ・・・アノード
３０１ ・・・正孔輸送層
４０１ ・・・発光層
５０１ ・・・電子輸送層
６０１ ・・・カソード

Claims (10)

  1. アノード、
    カソード、
    前記アノードと前記カソードとの間に備えられた発光層、及び
    前記カソードと前記発光層との間に備えられた有機物層を含み、
    前記発光層は蛍光ドーパントを含み、
    前記発光層のホスト材料はアントラセン誘導体を含み、
    前記カソードと前記発光層との間に備えられた有機物層は下記一般式１を満たす化合物を含み、
    前記一般式１を満たす化合物は下記化合物３〜化合物２４、化合物２６〜化合物５２、化合物５４〜化合物６８、化合物７０〜化合物８１、化合物８３〜化合物１００のいずれか一つで表される、
    有機発光素子：
    一般式１において、
    λ−はアニオンラジカルの再配向エネルギー値を意味し、
    λ＋はカチオンラジカルの再配向エネルギー値を意味する。
  2. 前記一般式１を満たす化合物のイオン化ポテンシャル値は５．５ｅＶ以上６．５ｅＶ未満である、請求項１に記載の有機発光素子。
  3. 前記有機発光素子は下記一般式２を満たす、請求項１または２に記載の有機発光素子：
    一般式２において、
    ΔＩＰは、前記一般式１を満たす化合物のイオン化ポテンシャル値と前記発光層のホスト材料のイオン化ポテンシャル値との差を意味する。
  4. 前記一般式１を満たす化合物の電子移動度は０．１ＭＶ／ｃｍの電界条件で１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上である、請求項１から３のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  5. 前記一般式１を満たす化合物の正孔移動度は０．１ＭＶ／ｃｍの電界条件で１０−７ｃｍ２／Ｖｓ以上である、請求項１から３のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  6. 前記有機発光素子は青色蛍光発光をする、請求項１から５のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  7. 前記発光層は５５０ｎｍ以下の光発光スペクトルのピーク波長を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  8. 前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層は、電子輸送層、電子注入層、または電子輸送と電子注入を同時にする層である、請求項１から７のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  9. 前記一般式１を満たす化合物を含む有機物層は前記発光層と接して備えられる、請求項１から８のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  10. 前記有機発光素子は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電子阻止層及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、請求項１から９のいずれか一項に記載の有機発光素子。
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